[发明专利]一种基于自抗扰控制方法的光伏储能系统控制策略

权利要求书

1.一种基于自抗扰控制方法的光伏储能系统控制策略，其特征在于：包括如下步骤：

Step1、对带前馈控制的自抗扰电压环设计：

Step1.1、电压环中的跟踪微分器：跟踪微分器通过使用惯性环节最大限度的追踪输入信号的动态特性，并且需采用求解微分方程的方法，进而获取电压环给定的输入电压信号V*_dc(t)的微分信号，其最终离散的形式为：

V₁(t+1)＝V₁(t)+T_s×V₂(t)

V₂(t+1)＝V₁(t)+T_s×fst(V₁(t)-V(t),V₂(t),r,h)

式中，V₁(t)和V₂(t)分别为V*_dc(t)经过跟踪微分器所提取的第t次电压跟踪信号和电压微分信号，T_S为积分步长，V(t)为电压的第t次参考输入信号，r为电压环中跟踪微分器的速度因子，h为电压环中跟踪微分器的滤波因子，fst为最速综合控制函数；

Step1.2、电压环中的扩张状态观测器：电压环中采用二阶扩张状态观测器，二阶扩张状态观测器最终离散的形式为：

z₁(t+1)＝z₁(t)+h₀₁×(z₂(t)-β₀₁×e₁(t))

z₂(t+1)＝z₂(t)+h₀₁×(z₃(t)-β₀₂×fal(e₁(t),α₀₁,δ₀₁)+b₀₁×u)

式中，e₁(t)＝V₁(t)-z₁(t)，e₁(t)为V₁(t)和z₁(t)作差的误差信号，z₁(t)、z₂(t)、z₃(t)为电压环中扩张状态观测器的三个输出信号，z₃(t)估计出作用于对象的所有不确定模型和外扰的扰动总和，并反馈到控制量进行补偿；h₀₁为电压环中扩张状态观测器滤波因子，β₀₁、β₀₂为电压环中扩张状态观测器的状态观测系数；α₀₁为电压环中扩张状态观测器中fal函数的参数，其取值范围为(0,1]；δ₀₁是电压环中扩张状态观测器中区分误差大小的界限；b₀₁是电压环中扩张状态观测器的补偿因子；u为控制量，fal是一个非线性函数；

Step1.3、电压环中的非线性反馈控制器：将V₁(t)、V₂(t)分别和z₁(t)、z₂(t)作差，其产生的误差信号将在非线性反馈控制器中生成控制量，实现动态补偿线性化，其离散算法为：

u₀(t)＝K_1a×fal(e₁(t),α₁₁,δ₁₁)+K_1b×fal(e₂(t),α₁₂,δ₁₂)

式中，e₁(t)＝V₁(t)-z₁(t)，e₂(t)＝V₂(t)-z₂(t)，e₁(t)、e₂(t)分别为V₁(t)和z₁(t)作差、V₂(t)和z₂(t)作差的误差信号；u₀(t)为电压环中非线性反馈控制器输出的第一个电压信号，u(t)为电压环中非线性反馈控制器输出的第二个电压信号，K_1a和K_1b为电压环中非线性组合的可调参数，α₁₁、α₁₂为电压环中非线性反馈控制器中fal函数的参数，δ₁₁、δ₁₂分别为电压环中非线性反馈控制器区分误差大小的界限，b₁₁电压环中是扩张状态观测器的补偿因子，b₁₁是电压环中的非线性反馈控制器的补偿因子；

Step1.4、电压环中的前馈控制器：前馈控制器中输入信号和输出信号之间的传递函数为：

式中，V_dc(t)为电压环中的电压采样信号，G_m1(t)为电压环中PWM脉冲调制器的传递函数，G₁(t)为控制信号到直流母线电压的传递函数，Kvdc为前馈控制器中的控制系数；

Step2、基于自抗扰控制方法的电流环设计：

Step2.1、电流环中的扩张状态观测器设计：电流环的扩张状态观测器为二阶扩张状态观测器，其最终离散的形式为：

z₄(t+1)＝z₄(t)+h₀×(z₄(t)-β₁×e₃(t))

z₅(t+1)＝z₅(t)-h₀×β₂×fal(e₃(t),α₂,δ₁)

式中，e₃(t)为与z₄(t)作差的误差信号，为电流给定信号，z₄(t)、z₅(t)为电流环中扩张状态观测器的两个输出信号，z₅(t)估计出作用于对象的所有不确定模型和外扰的扰动总和；h₀为电流环中扩张状态观测器中滤波因子，β₁、β₂为电流环中扩张状态观测器的状态观测系数；α₂为电流环中扩张状态观测器中fal函数的参数；δ₁为电流环中的扩张状态观测器区分误差大小的界限；

Step2.2、电流环中的非线性反馈控制器设计：电流环中的非线性反馈控制器的离散算法为：

u₁(t)＝K_a×fal(e₃(t),α₁,δ₂)

式中，u₁(t)为电流环中非线性反馈控制器输出的第一个电压信号，u₂(t)为电流环中非线性反馈控制器输出的第二个电压信号；α₁为电流环中非线性反馈控制器中fal函数的参数；δ₂为电流环中非线性反馈控制器区分误差大小的界限；K_a为电流环中非线性组合的可调参数；b是电流环中的非线性反馈控制器的补偿因子。