一种基于降维观测的lcl并网逆变器阻尼控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于降维观测的LCL并网逆变器阻尼控制方法，该方法包括：建立并网LCL滤波器的单相系统微分方程；将系统方程分解为不需要重构的子系统与需要重构的子系统；求解重构子系统的特征多项式；设计重构子系统的降维观测器；求解降维观测器的特征方程。本发明控制方法省去了传统控制方法中电容电压或电容电流采样的传感器，通过前馈观测出电容电流进而抑制了系统谐振，提高了系统的可靠性。
【专利说明】—种基于降维观测的LCL并网逆变器阻尼控制方法【技术领域】
[0001]本发明属于新能源发电及并网技术、数字控制技术、电力电子技术以及运动控制技术【技术领域】，尤其涉及一种基于降维观测的LCL并网逆变器阻尼控制方法。
【背景技术】
[0002]间歇性发电系统，补充传统发电方式以解决电力市场需求，其作为清洁能源发电也日趋推广成熟。接入电网的电力电子设备增多，此类系统的发电机容量、发电厂(场)规模逐年增加。
[0003]为了提高新能源发电系统并入电网电能的质量、降低变流器型并网系统的开关次谐波含量，大容量并网LCL滤波器多用于并网侧变流器中。LCL滤波器不仅适用于间歇性发电系统的并网，也适用于其他非旋转设备的变流器型并网系统。LCL滤波器在减少并网处电流开关次谐波的同时，更是降低了滤波器的电抗总容量。但LCL滤波器也存在自身的缺点，该LCL滤波器的电气结构使得系统具有谐振频率点，对整个发电系统的稳定运行造成影响。为此产生了提高LCL滤波器稳定性的方法，即LCL滤波器的阻尼控制策略。
[0004]LCL并网逆变器多为三相系统，包括逆变器与LCL滤波器。LCL滤波器为系统被控对象，不考虑电网电压故障及各元件寄生参数，系统结构如附图1所示。若电网为强电网且开环系统输入为逆变器电压U2、输出为i2，被控对象LCL滤波器本身具有谐振点。若采用基于电网电压定向的矢量控制方式，其控制原理是在dq轴上实现的，得出LCL滤波器的谐振极点在虚轴上，属于临界稳定的情况。
【权利要求】
1.一种基于降维观测的LCL并网逆变器阻尼控制方法，其特征在于，该方法包括: 建立并网LCL滤波器的单相系统微分方程； 将系统方程分解为非重构的子系统与需要重构的子系统； 求解重构子系统的特征多项式； 设计重构子系统的降维观测器； 求解降维观测器的特征方程。
2.根据权利要求1所述的基于降维观测的LCL并网逆变器阻尼控制方法，其特征在于，步骤1:建立并网LCL滤波器的单相系统微分方程；由该并网LCL滤波器系统状态空间描述可知，dq轴电容电压Ucd与uC(1、dq轴电网侧电流ild与ilq以及dq轴变流器侧电流i2d与i2(1为系统状态变量，而其中变流器侧电流i2d与i2q可由变流器侧电流传感器直接获得?’为实现在dq轴上的状态观测器，分析单相系统的情况；并网LCL滤波器的单相系统微分方程式为:
3.根据权利要求1所述的基于降维观测的LCL并网逆变器阻尼控制方法，其特征在于，步骤2:将系统方程分解为非重构的子系统与需要重构的子系统；并网LCL滤波器的输出方程式可整理为:
i2 = [I O O] [i2 I1 uc]T 由于rank{[l O O]} = 1，故需要重构的状态变量为[I1 uJT，即将原系统分解为两个子系统，分别为非重构的子系统与需要重构的子系统，非重构子系统的表达式为
4.根据权利要求1所述的基于降维观测的LCL并网逆变器阻尼控制方法，其特征在于，步骤3:求解重构子系统的特征多项式；重构子系统的特征多项式
5.根据权利要求1所述的基于降维观测的LCL并网逆变器阻尼控制方法，其特征在于，步骤4:设计重构子系统的降维观测器；为了估计Li1 u。]τ，需要对重构子系统设计基本观测器如下:
6.根据权利要求1所述的基于降维观测的LCL并网逆变器阻尼控制方法，其特征在于，步骤5:求解降维观测器的特征方程；观测的状态变量表达式为:
7.根据权利要求6所述的基于降维观测的LCL并网逆变器阻尼控制方法，其特征在于，并网逆变的降维观测器方法，在具体参数设计前应判断系统可观测性，由LCL滤波器系统状态空间描述分析可知，系统状态矩阵为
【文档编号】H02J3/38GK103986187SQ201410206429
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】李隆基, 刘宝成, 唐庆华, 郗晓光, 满玉岩, 张弛, 王浩鸣, 李维博, 李琳 申请人:国家电网公司, 国网天津市电力公司