[发明专利]基于干扰观测器补偿的三相并网逆变器改进无源控制方法

说明书

本发明公开了一种基于干扰观测器补偿的三相并网逆变器改进无源控制方法，涉及并网逆变器技术领域，包括：(1)逆变器并网电流和PCC点电压进行采样，并进行abc/dq变换；(2)d轴和q轴指令值计算；(3)电流内环无源控制器对d轴和q轴电流控制；(4)采用干扰观测器得到逆变器输出电压补偿值；(5)PWM驱动脉冲生产。本发明中，利用无源控制理论设计了并网逆变器的电流跟踪控制器，控制器鲁棒性强，动态响应快，设计简单，通过干扰观测器进行输出补偿，有效地抑制了参数摄动、未建模误差及扰动等不确定因素对系统的稳态/动态响应特性的影响，从而提高了控制器鲁棒性。

技术领域

本发明属于并网逆变器技术领域，更具体地，涉及一种基于干扰观测器补偿的三相并网逆变器改进无源控制方法。

背景技术

随着光伏、风能等分布式新能源渗透率不断提高，并网逆变器是分布式新能源发电设备连接交流配电网的必要接口设备。为了改善并网电流的质量，逆变器与配电网之间通常需要串入滤波器，常采用单电感L滤波器。在并网逆变器运行过程中，控制器的主要任务是实现对指令信号的快速、稳定、精准跟踪，此外，为了满足不同运行工况的需求，要求控制器具有较强的鲁棒性能，能应对运行工况频繁变化及系统的随机扰动。基于经典控制理论的PI控制器在工程实际中应用最为广泛，但存在运行工况与系统扰动下适应性较差的问题。事实上，并网逆变器是一个强耦合、非线性、多变量系统，为改善并网逆变器性能，多种典型的先进控制技术被引进，如模型预测控制、重复控制、滑模控制、无源控制等。

无源控制技术依赖被控对象的精确数学模型，在参数摄动、未建模误差及扰动等不确定因素下，会对系统的运行平衡点产生影响，从而影响控制器的性能，虽可通过增大注入阻尼减少稳态误差，但该方法并不能完全消除误差。因此，诸多研究致力于对无源控制稳/动态性能的改进。公开号为CN108021719A的中国发明专利通过采用积分补偿的无源控制方法消除稳态误差，并同时保持系统全局稳定，但由于引入了积分器，导致控制器的动态响应特性较差。公开号为CN108021719A的中国发明专利利用阻尼注入方法设计了电流反馈无源控制器，通过积分滑模面的设计消除普通滑模的到达阶段，提高了跟踪速度和鲁棒性，但该方法存在滑模面选取困难、无法完全消除外部扰动的影响。公开号为CN102868309A的中国发明专利将重复控制与无源控制组成复合控制器，对周期性的干扰进行抑制，但是该方法无法完全消除系统的参数摄动和未建模误差的影响。公开号为CN106130043A的中国发明专利设计了基于情感智能及无源性理论的双闭环控制方法，但是该方法计算量大，实现困难。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于干扰观测器补偿的三相并网逆变器改进无源控制方法，由此解决现有无源控制技术依赖被控对象的精确数学模型，在参数摄动、未建模误差及扰动等不确定因素下，会对系统的运行平衡点产生影响，从而影响控制器性能的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于干扰观测器补偿的三相并网逆变器改进无源控制方法，包括：

(1)将并网逆变器PCC点三相电压通过abc/dq坐标变换得到PCC点电压在dq坐标系的分量，将并网逆变器三相输出电流通过abc/dq坐标变换得到并网电流在dq坐标系的分量；

(2)将直流电压值与参考指令值之差进行PI控制得到的d轴有功电流与逆变器期望的输出有功电流之和作为d轴参考值，将逆变器期望输出的无功电流作为q轴参考值；

(3)将并网电流在dq坐标系的分量、所述d轴参考值及所述q轴参考值送入无源控制器得到无源控制器输出电压指令值；

(4)将并网电流在dq坐标系的分量和所述无源控制器输出电压指令值送入干扰观测器控制单元得到输出电压补偿值，将所述无源控制器输出电压指令值减去干扰观测器得到的所述输出电压补偿值得到逆变器输出电压的指令值；

(5)将所述逆变器输出电压的指令值输入PWM调制器得到并网逆变器的驱动脉冲控制逆变器工作。