一种基于自抗扰的双环控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于自抗扰的双环控制系统，包括直流电压源、逆变装置、控制器系统、滤波电路，控制器系统包括空间矢量脉宽调制电路、自抗扰电压控制器和电流控制器，空间矢量脉宽调制电路调制控制逆变装置，直流电压源经过逆变装置被转换成三相交流电，再经过滤波器滤除高次谐波，给负载供电，负载前端电压信号与电压给定信号输入自抗扰电压控制器，滤波器中电容电流信号和自抗扰电压控制器输出送入电流控制器，电流控制器输出可控正弦调制信号经过空间矢量脉宽调制电路到逆变装置。相对于传统PI控制，自抗扰控制具有较强的抗干扰能力，维持微电网在孤岛模式下的稳定运行。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种基于自抗扰的双环控制系统，包括直流电压源、逆变装置、控制器系统、滤波电路，控制器系统包括空间矢量脉宽调制电路、自抗扰电压控制器和电流控制器，空间矢量脉宽调制电路调制控制逆变装置，直流电压源经过逆变装置被转换成三相交流电，再经过滤波器滤除高次谐波，给负载供电，负载前端电压信号与电压给定信号输入自抗扰电压控制器，滤波器中电容电流信号和自抗扰电压控制器输出送入电流控制器，电流控制器输出可控正弦调制信号经过空间矢量脉宽调制电路到逆变装置。相对于传统PI控制，自抗扰控制具有较强的抗干扰能力，维持微电网在孤岛模式下的稳定运行。【专利说明】一种基于自抗扰的双环控制系统
本技术涉及一种微电网控制技术，特别涉及一种基于自抗扰的双环控制系统。
技术介绍
作为可再生能源与分布式发电的有效利用形式，微电网技术正在成为当前的研究热点。微电网是由微电源、储能装置、电力电子器件、负荷和控制系统组成的整体，即可并网运行又可孤岛运行。由微电源和储能装置等组成的小容量低压微电网既满足用户对高质量电能的需求，又能在电网发生故障时独立运行为微电网提供电压和频率支撑。同时，微电网系统的容量和惯性相对较小，易受到来自分布式电源和负荷波动的影响，因此存在电能输出间歇性和波动性大、网络潮流复杂、继电保护和稳定控制困难等问题。微电网中恒压恒频(V/f)控制策略主要是在微电网孤岛运行时，维持微电网电压和频率的稳定，同时能够有效地跟随负荷功率的变化。但是，传统V/f控制策略应用于微电网孤岛模式时，，易受负荷波动的影响而导致电压和频率的偏移，对微电网的稳定运行产生影响。考虑传统V/f控制策略的局限性，对传统V/f控制策略进行改进，将自抗扰控制技术应用于微电网V/f控制策略中，实现了微电网在孤岛主从模式下的频率和电压幅值的无差调节，以及微电网中功率的平衡控制，维持了微电网的稳定运行。
技术实现思路
本技术是针对传统微电网恒压恒频控制受电网电压、负荷波动影响较大的问题，提出一种基于自抗扰技术的双环控制系统，相对于传统PI控制，自抗扰控制具有较强的抗干扰能力，维持微电网在孤岛模式下的稳定运行。本技术的技术方案为:一种基于自抗扰的双环控制系统，包括直流电压源、逆变装置、控制器系统、滤波电路，控制器系统包括空间矢量脉宽调制电路、自抗扰电压控制器和电流控制器，空间矢量脉宽调制电路调制控制逆变装置，直流电压源经过逆变装置被转换成三相交流电，再经过滤波器滤除高次谐波，给负载供电，负载前端电压信号与电压给定信号输入自抗扰电压控制器，滤波器中电容电流信号和自抗扰电压控制器输出送入电流控制器，电流控制器输出可控正弦调制信号经过空间矢量脉宽调制电路到逆变装置。所述电流控制器采集滤波器中电容电流信号电容电流信号和自抗扰电压控制器输出信号，进入电流控制器内环P调节器，P调节器输出可控正弦调制信号。本技术的有益效果在于:本技术基于自抗扰的双环控制系统，维持微电网在孤岛模式下的稳定运行。此控制器具有一般性的意义，适用范围广，对复杂非线性被控对象的控制提供了新的思路。【专利附图】【附图说明】图1为本技术基于自抗扰的双环控制系统结构图；图2为本技术自抗扰的双环控制结构图；图3为本技术二阶线性自抗扰电压控制结构图。【具体实施方式】本技术基于自抗扰的双环控制系统结构图，实现了微电网在孤岛主从模式下的频率和电压幅值的无差调节，以及微电网中功率的平衡控制，维持了微电网的稳定运行。本技术目的是控制微电源的输出电压幅值和频率，为微电网系统提供电压和频率参考，同时也能很好响应负荷功率的变化。如图1所示基于自抗扰的双环控制系统结构图，采用电压电流双环控制方案。外环采样自抗扰电压控制器保证输出电压的稳定；内环采样电流控制器能够及时跟踪电流信号，加快逆变器的动态响应过程，保证电能质量的要求。由于电容电流对负荷扰动具有较好的抑制作用，故采用电容电流内环电压外环控制。系统包括直流电压源、逆变装置、控制器系统、滤波电路、负荷，控制器系统包括空间矢量脉宽调制电路、自抗扰电压控制器和电流控制器，表示直流电压源，直流电压源经过被空间矢量脉宽调制电路SVPWM调制逆变装置转换成三相交流电，再经过IC滤波器滤除高次谐波，给负载供电为滤波电感；为滤波电容；々为滤波电阻；Zln为线路阻抗；z为负载；rJ1、Ii分别为逆变器输出电压和滤波电感上的电流；Id为滤波电容电流；Jlra.为负载和网电流之和'Ulni为负载电压JJb.、U2i分别为开关点两侧的电压。U为给定信号；I为自抗扰电压控制器输出电流信号。V为作为控制量的可控正弦调制信号。负载前端电压信号Ulni与电压给定信号U进入自抗扰电压控制器，采集的电容电流信号I。和自抗扰电压控制器输出I进入电流控制器内环P调节器，P调节器输出经过空间矢量脉宽调制电路到逆变装置。如图2所示自抗扰的双环控制结构图，电流内环采用电容电流瞬时值比例控制，同时加入电压前馈环节，以抑制逆变器输出电压对微电网的影响。其中，h为电压给定信号；R为输出电压信号；为电流给定信号；iiM为电感电流信号-Jcn为电容电流信号；I一与i饥比较经电流P调节器后形成控制量; K丽为逆变器传递函数”力逆变器输出电压信号 为电吝“力电感“ο,为电流扰动信号，CS是电压前馈环节4是复频域变量；TD是中间微分时间常数；LES0是扩张状态观测器。如图3所示二阶线性自抗扰电压控制结构图，针对自抗扰控制器参数整定的复杂性，提出一种线性化的自抗扰控制器。其中，u为输入-为输出；m为外部扰动；Kp = ; Kd = -2wf ; We = 2W0 ; Wp是观测器的带宽，％是控制器的带宽，Uq是控制量，么表示输入信号的系数矩阵。2 =4；r表示观测器的状态向量，LESO是扩张状态观测器。输入信号&经过线性自抗扰控制结构，输出的控制量崎进入被控对象，被控对象的状态向量经扩张状态观测器生成观测器的状态向量Z = h Z3Jr反馈回自抗扰控制部分。二阶线性自抗扰控制器只需要调节外，K，知三个参数，大大简化了控制器的参数 整定过程。【权利要求】1.一种基于自抗扰的双环控制系统，其特征在于，包括直流电压源、逆变装置、控制器系统、滤波电路，控制器系统包括空间矢量脉宽调制电路、自抗扰电压控制器和电流控制器，空间矢量脉宽调制电路调制控制逆变装置，直流电压源经过逆变装置被转换成三相交流电，再经过滤波器滤除高次谐波，给负载供电，负载前端电压信号与电压给定信号输入自抗扰电压控制器，滤波器中电容电流信号和自抗扰电压控制器输出送入电流控制器，电流控制器输出可控正弦调制信号经过空间矢量脉宽调制电路到逆变装置。2.根据权利要求1所述基于自抗扰的双环控制系统，其特征在于，所述电流控制器采集滤波器中电容电流信号电容电流信号和自抗扰电压控制器输出信号，进入电流控制器内环P调节器，P调节器输出可控正弦调制信号。【文档编号】H02J3/00GK203536959SQ201320653458【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日 【专利技术者】朱昊, 韦钢, 陈岩, 翟春荣 申请人:上海电力学院本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于自抗扰的双环控制系统，其特征在于，包括直流电压源、逆变装置、控制器系统、滤波电路，控制器系统包括空间矢量脉宽调制电路、自抗扰电压控制器和电流控制器，空间矢量脉宽调制电路调制控制逆变装置，直流电压源经过逆变装置被转换成三相交流电，再经过滤波器滤除高次谐波，给负载供电，负载前端电压信号与电压给定信号输入自抗扰电压控制器，滤波器中电容电流信号和自抗扰电压控制器输出送入电流控制器，电流控制器输出可控正弦调制信号经过空间矢量脉宽调制电路到逆变装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱昊，韦钢，陈岩，翟春荣，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：实用新型
国别省市：