[发明专利]一种单相LC型并网逆变器分数阶控制方法

权利要求书

1.一种单相LC型并网逆变器的分数阶控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

构建单相LC型并网逆变器，获取直流侧电压参考值，与直流侧电压实际值求差后，经过电压外环改进的比例—谐振(QPR)控制器，得到二次侧滤波电感电流幅值；

取电网电压信号，经过锁相环回路得到标准单位正弦信号；

将滤波电感电流幅值信号与单位正弦信号相乘，得到电感电流标准参考值，与电感电流实际值做差，经过电流内环分数阶PID控制器，得到调制信号；

将调制信号输入到单相LC型并网逆变器的SPWM调制模块，得到驱动信号，以控制单相LC型并网逆变器开关器件的关断与导通，实现对逆变器拓扑结构数学模型的分数阶控制。

2.根据权利要求1所述的单相LC型并网逆变器的分数阶控制方法，其特征在于，电压外环采用比例—谐振(QPR)控制器的传递函数G_QPR(s)，补偿后的分数阶电流内环闭环传递函数G_ic(s)、电感电流至输出电压的传递函数G_vi(s)表达式如下：

其中，k_pp为比例控制参数；2k₁ω_cs/(s²+2ω_cs+ω_o²)为谐振项，用于实现对比例—谐振(QPR)控制器50Hz基频信号的无误差跟踪；ω₀为电网角频率，R为负载侧电阻；k₁为比例谐振系数；ω_c为截止频率，用于调节带宽；β为分数阶的微分阶次。

3.根据权利要求2所述的单相LC型并网逆变器双闭环控制方法，其特征在于，所述比例—谐振(QPR)控制器的比例控制增益k_pp取10，比例谐振系数k₁取5，截止频率ω_c取20rad/s，电网角频率ω₀取314rad/s，β取0.6。

4.根据权利要求1所述的单相LC型并网逆变器的分数阶控制方法，其特征在于，所述电流内环分数阶PID控制器的传递函数如下：

G_id(s)是占空比到电感电流的传递函数，其表达式如下：

G_PWM(s)是SPWM调制模块的传递函数，其表达式如下：

其中k_P、k_i、k_d分别为分数阶PID控制器的比例系数、积分系数和微分系数；α和β₂分别为电流内环分数阶PID控制器的积分阶次和微分阶次，R_L表示滤波电感的寄生电阻，u_dc为直流侧电压，U_CM是三角载波的峰值电压。

5.根据权利要求4所述的单相LC型并网逆变器的分数阶控制方法，其特征在于，所述分数阶PID控制器的比例系数k_P取58，积分系数k_i取95，微分系数k_d取6；分数阶积分阶次α取0.45，分数阶微分阶次β取0.6。

6.根据权利要求1所述的单相LC型并网逆变器分数阶控制方法，其特征在于，单相LC型并网逆变器的锁相环回路利用市电电压V_s取样后得到信号V_msinωt，再经过1/4周期延迟后得到信号-V_m cosωt；两个信号再与其后产生的同步信号cosω₁t与sinω₁t分别相乘后相加得到误差e

e＝V_m(sinωt cosω₁t-cosωt sinω₁t)。