【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子控制，具体涉及三相交错并联双向dc-dc变换器改进型高阶滑模控制方法。
技术介绍
1、随着新能源产业与电力电子技术的蓬勃发展，直流微电网系统凭借其无需考虑无功功率、谐波以及同步问题等优势而备受关注。典型的直流微电网系统通常由可再生能源、储能系统和本地负载组成，其中，可再生能源和储能系统共同作用维持母线电压恒定，而母线电压的恒定可以直接反映出直流微电网系统的稳定性。储能系统通常会经过一个双向dc-dc变换器与直流母线相接，以此来补偿可再生能源受环境影响所带来的随机性波动，交错并联技术能够拓展dc-dc变换器的输出功率，减小直流母线输入和输出电流纹波，使得此类变换器在储能系统中受到了广泛应用。优化双向dc-dc变换器的控制策略，即可提高直流母线输出电压的稳定性，从而提高系统的动态性能。
2、随着对双向dc-dc变换器的快速性以及抗干扰能力要求的提高，当可再生能源及负载发生大扰动时，传统的pi控制已经无法满足抑制母线电压产生波动的要求。为了解决这一问题，国内外众多学者将非线性控制策略应用于双向dc-dc变换器中，以此来提高双向dc-dc变换器的稳定性，如自抗扰控制、滑模控制、微分平坦控制、自适应控制和下垂控制等。但由于直流微电网中存在不确定性扰动问题，而较大的扰动会直接影响系统的稳定性，上述控制抵抗扰动的效果仍需提高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供三相交错并联双向dc-dc变换器改进型高阶滑模控制方法，能够解决直流微电网中储能系统功率波动、负
2、本专利技术所采用的技术方案是，三相交错并联双向dc-dc变换器改进型高阶滑模控制方法，建立三相交错并联双向dc-dc变换器的数学模型，并根据微分平坦理论将其直流系统转化为微分平坦系统，建立外环能量函数设计超螺旋控制器以提高系统跟踪精度并抑制抖振，内环采用微分平坦控制结合前馈补偿来提高系统的快速性和带载能力，引入级联有限时间扩张状态观测器cft-eso来进一步估计集总扰动，提高估计精度。
3、本专利技术的特点还在于，
4、具体按照以下步骤实施：
5、步骤1：双向dc-dc变换器建模；
6、步骤2：微分平坦控制系统建模；
7、步骤3：级联有限时间扩张状态观测器设计；
8、步骤4：电流内环微分平坦控制；
9、步骤5：电压外环改进型超螺旋滑模控制。
10、步骤1具体为：
11、双向dc-dc变换器作为直流微电网系统储能单元中的控制设备，直流微电网系统以蓄电池为电源，经过相交错并联双向dc-dc变换器维持母线电压恒定，三相交错并联双向dc-dc变换器具有三个相同结构的buck-boost电路，每相支路开关管交错导通，相位相差120°，其中，输入电压为vin，母线电压为vo，il1、il2、il3分别为三相电感l1、l2、l3的电感电流，c为输出侧电容值，rl为负载阻值；
12、三相交错并联升压变换器的空间状态表达式：
13、
14、式(1)中，d1、d2、d3分别为开关管s1、s2、s3的占空比，io表示负载电流；
15、为了减小变换器在一个开关周期内的输入、输出纹波，因此使三相开关管具有相同的占空比d，即：
16、d1＝d2＝d3＝d (2)
17、选择统一电感值leq：
18、l1＝l2＝l3＝leq (3)
19、综合式(1)、式(2)和式(3)，将三相交错并联升压变换器数学模型表示为：
20、
21、步骤2具体为：
22、微分平坦控制是一个将非线性系统通过坐标变换等方式转换为线性系统进行控制的方法，即选择一组平坦输出量y及其各阶有限次微分项将系统状态变量x和系统控制量u线性表示，若存在一个非线性系统：
23、
24、选取平坦输出量y及其各阶微分项，重构式(5)描述的非线性系统：
25、
26、由此得到的重构系统即为微分平坦系统，也称为前馈控制，式(6)中，m，n表示平坦输出量各阶微分项阶数，x∈ri，u∈rj，y∈rj，i和j表示系统状态变量和控制变量的维数，均为正整数，且满足i≥j，φx(·)、φu(·)表示函数映射关系；
27、采用电流内环微分平坦电流控制，故选择电感电流il1、il2、il3作为电流控制的平坦输出量及状态变量，得到以下表达式：
28、
29、选取开关管占空比d1、d2、d3作为系统控制变量，将式(7)代入式(1)中得：
30、
31、分析式(7)和式(8)，将三路电感电流作为平坦输出量可以线性表示系统状态变量，将开关管占空比作为系统控制量，可以用平坦输出量的一阶微分项线性表示，由此可得，该系统满足微分平坦理论条件。
32、步骤3具体为：
33、估计系统中的集总扰动，首先定义输出电压v0与期望vref的偏差为x1，满足：
34、x1＝vo-vref (9)
35、结合式(4)并对式(9)求导得：
36、
37、式(10)中，u表示控制变量，f表示由内部扰动以及未建模部分所引起的集总扰动；
38、根据式(10)，将集总扰动f扩张为新的状态变量x2，得：
39、
40、由式(11)设计第一级cft-eso，其表达式为：
41、
42、式(12)中，e1表示第一级扩张状态观测器的观测偏差，η11和η12分别表示输出电压vo和集总扰动f的观测值，l1、l2为第一级cft-eso的增益系数且均为正数，χ11、χ12表达式为：
43、
44、式(13)中，α＞0，当估计误差远离原点时，该观测器通过式(12)中线性项增益系数l1、l2使得估计误差收敛至原点邻域内，而式(13)中非线性项参数α保证估计误差在有限时间内从原点的邻域收敛到零；
45、同样，为了提高对集总扰动的估计精度，结合式(12)设计第二级cft-eso，其表达式为：
46、
47、式(14)中，e2表示第一级扩张状态观测器的观测偏差，η21和η22分别表示输出电压vo以及除η12以外的扰动观测值，l3、l4表示第二级级联有限时间扩张状态观测器的增益系数且为正数，χ21、χ22的表达式为：
48、
49、步骤4具体为，
50、稳态均流时，设计三相各相电感电流的参考值为：
51、ilref1＝ilref2＝ilref3＝ilref (16)
52、定义电流内环输出误差为：
53、
54、根据上述微分平坦理论并结合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.三相交错并联双向DC-DC变换器改进型高阶滑模控制方法，其特征在于，建立三相交错并联双向DC-DC变换器的数学模型，并根据微分平坦理论将其直流系统转化为微分平坦系统，建立外环能量函数设计超螺旋控制器以提高系统跟踪精度并抑制抖振，内环采用微分平坦控制结合前馈补偿来提高系统的快速性和带载能力，引入级联有限时间扩张状态观测器CFT-ESO来进一步估计集总扰动，提高估计精度。
2.根据权利要求1所述的三相交错并联双向DC-DC变换器改进型高阶滑模控制方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
3.根据权利要求2所述的三相交错并联双向DC-DC变换器改进型高阶滑模控制方法，其特征在于，所述步骤1具体为：
4.根据权利要求3所述的三相交错并联双向DC-DC变换器改进型高阶滑模控制方法，其特征在于，所述步骤2具体为：
5.根据权利要求4所述的三相交错并联双向DC-DC变换器改进型高阶滑模控制方法，其特征在于，所述步骤3具体为：
6.根据权利要求5所述的三相交错并联双向DC-DC变换器改进型高阶滑模控制方法，其特征在于，所述步骤4具体
7.根据权利要求6所述的三相交错并联双向DC-DC变换器改进型高阶滑模控制方法，其特征在于，所述步骤5具体为，
...【技术特征摘要】
1.三相交错并联双向dc-dc变换器改进型高阶滑模控制方法，其特征在于，建立三相交错并联双向dc-dc变换器的数学模型，并根据微分平坦理论将其直流系统转化为微分平坦系统，建立外环能量函数设计超螺旋控制器以提高系统跟踪精度并抑制抖振，内环采用微分平坦控制结合前馈补偿来提高系统的快速性和带载能力，引入级联有限时间扩张状态观测器cft-eso来进一步估计集总扰动，提高估计精度。
2.根据权利要求1所述的三相交错并联双向dc-dc变换器改进型高阶滑模控制方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
3.根据权利要求2所述的三相交错并联双向dc-...
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