【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及控制参数整定，具体涉及微电网储能变流器线性自抗扰控制参数整定方法及系统。
技术介绍
1、直流微电网中，储能系统起着削峰填谷的重要作用，然而随着负荷种类和功率的不断增加，单一储能形式的缺陷也越来越明显，长时间提供/吸收功率与提供/吸收瞬时尖峰功率，二者无法同时实现，因此混合储能已经成为直流微电网储能系统的主要形式。要充分发挥混合储能系统的性能，关键就是储能变流器的控制。
2、传统控制方法pid结构简单、稳定性好、易于整定, 只需确定比例增益p(快速性)、积分增益i(消除稳态误差)和微分增益d(改善动态特性) 三个参数即可。然而，pid控制基于误差反馈，是一种被动控制策略，只有产生了误差, 控制器才会动作，不能提前预测或估计实际值与给定值之间的误差。因此，采用pid控制的储能变流器抗扰性差，且参数调节时间较长，特别是稳态工作点发生变化时，控制效果不好。鉴于pid控制的不足，大量智能方法被广泛引入储能变流器控制，并取得了不错的效果，比如模型预测控制，模糊控制，自抗扰控制，滑膜控制，神经网络控制等等。
3、其中，自抗扰控制技术是在传统pid控制基础上发展起来的一种新型控制策略。该方法鲁棒性强、抗干扰能力强，能对系统的不确定性和扰动情况进行实时评估和补偿。然而，传统非线性自抗扰控制结构复杂, 需要整定的参数较多，限制了其在实际中的应用。高志强教授将非线性自抗扰控制器的非线性环节进行线性化处理，提出了线性自抗扰控制方法，基于极点配置的思想，将线性自抗扰控制参数与带宽联系起来，极大地简化了传统非线性自抗扰
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：线性自抗扰控制方法的参数整定主要依赖于带宽整定法，需要整定高频增益、反馈控制器带宽以及扩张状态观测器带宽三个参数；本专利技术目的在于提供微电网储能变流器线性自抗扰控制参数整定方法及系统，针对直流微电网混合储能系统的储能变流器，建立自抗扰控制系统以及微电网储能系统的混合势函数模型，对含混合储能系统的直流微电网进行稳定性分析，得到了考虑扩张状态观测器带宽 ω0的混合势函数判据，为储能变流器自抗扰控制的线性扩张状态观测器带宽 ω0和状态误差反馈控制参数 k p的整定提供了重要依据。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、本方案提供微电网储能变流器线性自抗扰控制参数整定方法，包括：
4、步骤一：基于线性自抗扰控制原理和二阶线性自抗扰控制结构建立自抗扰控制系统，并推导出自抗扰控制系统的传递函数；
5、步骤二：对微电网储能变流器电压外环控制进行建模，并基于自抗扰控制系统计算出储能变流器的高频增益 b0；
6、步骤三：建立微电网储能系统的混合势函数模型，并对混合势函数模型进行稳定性分析；
7、步骤四：在扰动条件下，微电网储能系统稳定运行的情形下，得到线性自抗扰控制参数。
8、进一步优化方案为，所述步骤一包括以下过程：
9、建立自抗扰控制系统，所述自抗扰控制系统包括：线性扩张状态观测器部分和线性状态误差反馈控制部分；
10、线性扩张状态观测器部分的状态空间方程表示为式二：
11、；
12、其中，和为线性扩张状态观测器跟踪参数，z1、z2、z3分别表示状态变量x1、状态变量x2和扩张状态x3的估计值，分别表示z1、z2、z3的导数；y为输出信号，u为输入信号；b0表示储能变流器的高频增益。
13、线性状态误差反馈控制部分表达式为式三：
14、；
15、其中， k p和 k d表示状态反馈控制器的反馈增益参数，引入线性扩张状态观测器带宽 ω0，满足，；，，， r表示控制器的参考信号；
16、将线性状态误差反馈控制部分表达式，代入线性扩张状态观测器部分的状态空间方程有式一：
17、；
18、联立式一、式二和式三后进行拉式变换，并以u(s)、r(s)和y(s)对应表示输入信号u、参考信号r和输出信号y的拉式变换，得到自抗扰控制系统的传递函数：
19、；
20、其中 s表示拉式变换的变量。
21、进一步优化方案为，步骤二包括以下子步骤：
22、s21，以母线电压 u dc、电感电流 i l为状态变量，忽略储能变流器的损耗及直流侧电感损耗，得到微电网储能变流器电压外环控制模型：
23、；；其中， i l、 i o分别为储能电感电流和微电网储能系统的等效负荷电流； u b和 u dc分别为低压侧电压和直流母线电压；电阻 r l为电感电阻； α= u b / u dc表示主控管导通的占空比；l表示储能侧电感，c表示母线电容。
24、由于直流母线电压 u dc比电感电流 i l的变化慢得多，在控制过程中，直流母线电压 u dc几乎保持不变，可视为恒定值。
25、s22，取 i l、 u dc、 α、 i o、 u b的稳态分量依次为 i le、 本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.微电网储能变流器线性自抗扰控制参数整定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的微电网储能变流器线性自抗扰控制参数整定方法，其特征在于，所述步骤一包括以下过程：
3.根据权利要求2所述的微电网储能变流器线性自抗扰控制参数整定方法，其特征在于，步骤二包括以下子步骤：
4.根据权利要求1所述的微电网储能变流器线性自抗扰控制参数整定方法，其特征在于，步骤三包括以下子步骤：
5.根据权利要求4所述的微电网储能变流器线性自抗扰控制参数整定方法，其特征在于，直流微电网储能系统在充电状态下混合势函数的建立方法包括：
6.根据权利要求5所述的微电网储能变流器线性自抗扰控制参数整定方法，其特征在于，直流微电网储能系统在放电状态下混合势函数的建立方法包括：
7.根据权利要求6所述的微电网储能变流器线性自抗扰控制参数整定方法，其特征在于，步骤S32包括过程：
8.根据权利要求6所述的微电网储能变流器线性自抗扰控制参数整定方法，其特征在于，基于混合势函数稳定性定理分别对充电状态下的混合势函数和放电状态下的混合
9.根据权利要求7所述的微电网储能变流器线性自抗扰控制参数整定方法，其特征在于，步骤四包括过程：在扰动条件下，微电网储能系统稳定运行的情形下，输出线性扩张状态观测器带宽的范围，充电电压控制器比例系数的范围，和状态反馈控制器的反馈增益参数的范围。
10.微电网储能变流器线性自抗扰控制参数整定系统，其特征在于，用于实现权利要求1-9任意一项所述的微电网储能变流器线性自抗扰控制参数整定方法，所述系统包括：
...【技术特征摘要】
1.微电网储能变流器线性自抗扰控制参数整定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的微电网储能变流器线性自抗扰控制参数整定方法，其特征在于，所述步骤一包括以下过程：
3.根据权利要求2所述的微电网储能变流器线性自抗扰控制参数整定方法，其特征在于，步骤二包括以下子步骤：
4.根据权利要求1所述的微电网储能变流器线性自抗扰控制参数整定方法，其特征在于，步骤三包括以下子步骤：
5.根据权利要求4所述的微电网储能变流器线性自抗扰控制参数整定方法，其特征在于，直流微电网储能系统在充电状态下混合势函数的建立方法包括：
6.根据权利要求5所述的微电网储能变流器线性自抗扰控制参数整定方法，其特征在于，直流微电网储能系统在放电状态下混合势函数的建立方法包括：
【专利技术属性】
技术研发人员：李世龙，张华，龙呈，苏学能，高艺文，刘凡，秦沛琪，张剑，常政威，巨云涛，刘欣博，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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