[发明专利]基于重复控制与状态反馈的电力弹簧电压控制方法

说明书

本发明公开了一种基于重复控制与状态反馈的电力弹簧电压控制方法，其中，电力弹簧系统为第二代单相电力弹簧系统，包含一个双向直流电源v_dc、一个单相电压源型逆变器模块、一个LC低通滤波器；旁路开关S控制电力弹簧的投切；电力弹簧通过滤波电容C与非关键负载串联再与关键负载并联后经线路阻抗Z₁与电网v_G相连构成电力弹簧的实际应用系统。本发明提出的重复控制与状态反馈的电力弹簧电压控制方法，一方面利用状态反馈方法重新配置系统的主导极点提高系统的响应速度，另一方面居于外层的重复控制器提高系统关键负载的稳态电压波形。本发明实用价值高、易于推广，可以有效维持关键负载电压的稳定，保证电能质量。

技术领域

本发明涉及电力电子在电力系统中的应用领域，尤其涉及一种基于重复控制与状态反馈的电力弹簧电压控制方法。

背景技术

当前，分布式发电系统已经成为智能电网一个不可或缺的部分。以太阳能和风能为代表的分布式能源具有清洁、无污染的特点，但是受环境因素的影响，其输出功率具有波动性以及不确定性。当此类电源大量接入配电网时，会引起配电系统的电能质量问题，最典型的就是电压波动问题。

电力弹簧装置(electric spring，简称ES)，是一种应用于电力系统中的电力电子装置。ES颠覆了电力系统中用电需求决定发电量的传统思路，旨在实现用电量可随着发电量的变化而变化，能有效缓解因太阳能、风能等新能源发电的间歇性和不稳定性而引起的PCC点电压不稳的问题。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于重复控制与状态反馈的电力弹簧电压控制方法，能有效解决电压波动问题。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于重复控制与状态反馈的电力弹簧电压控制方法，包含δ控制、状态反馈及重复控制；δ控制通过检测电网电压信息计算公共连接点给定正弦参考电压信号；状态反馈通过检测状态变量的实时信息，利用极点配置重新配置系统主导极点，增加阻尼系数，提升系统暂态响应速度；重复控制通过实时检测关键负载电压与δ控制的给定参考信息做比较，不断修正控制量，提高公共连接点电压波形质量。

进一步地，包括步骤：

(1)采集电网电压信号v_G，通过δ控制计算公共连接点参考电压信号v_{s_ref}；

(2)采集公共连接点电压信号v_s与参考电压信号v_{s_ref}作差得到误差信号e，经重复控制器以及补偿器得到控制信号u，将参考电压信号v_{s_ref}加到控制信号u得到重复控制器的输出u_r；

(3)采集系统状态变量电网侧电流i、公共连接点电压信号vs和逆变器交流侧输出电流i_L的实时信息，通过状态反馈矩阵重新配置系统极点，得到逆变器控制信号v_i，再经限幅作为SPWM调制波v_{i_ref}；

(4)将SPWM调制波v_{i_ref}与三角载波比较，得到逆变器模块的第一至第四开关管的驱动信号，控制逆变器模块的交流输出端输出电压的基波分量与电力弹簧电压相量v_ES相位相同的交流电压。

所述步骤(1)，采集电网电压信号，依托于电路参数和控制目标，通过相量图计算公共连接点的参考电压信号。

所述步骤(3)，采集系统状态变量i、v_s和i_L的实时信息，通过配置状态反馈矩阵，重新配置系统极点，将三阶系统降阶为二阶系统，同时增加阻尼系数。