一种基于等价干扰的三相光伏并网逆变器控制方法和系统

1.本发明实施例涉新能源并网系统电流控制技术领域，尤其涉及一种基于等价干扰的三相光伏并网逆变器控制方法和系统。


背景技术：

2.为了对太阳能等新能源进行高效利用，分布式发电技术的研究越来越成熟，目前中国是全球光伏装机容量最高的国家。并网逆变器作为分布式发电系统的核心装置，它的性能直接决定着并网电能质量和系统稳定运行能力。设计并网逆变器电流控制方法以提高光伏并网逆变系统的输出电能质量，对于可再生能源高效利用和优质电能供应问题具有重大意义。
3.在实际电力系统中，为了防止逆变器的同相桥臂发生同时导通而造成的短路问题，不可避免的需要在开关器件的驱动信号中加入死区时间。然而，死区效应会给逆变器输出电压带来低频为主的谐波，进而严重降低并网电流质量，甚至影响到系统的稳定性。同时，数字控制中的传输延时、计算延时等输入时滞会减弱控制器性能。由于等价输入干扰方法可以把不确定性干扰对系统输出的影响等价到输入通道上，且不需要干扰的先验信息，故等价输入干扰方法能够较好的抑制死区效应。但是，并网系统中的输入时滞会严重降低等价输入干扰方法在给定信号跟随、扰动抑制等方面的性能。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种基于等价干扰的三相光伏并网逆变器控制方法和系统，用以解决现有技术中难以同时抑制输入时滞和死区效应的技术问题。
5.为解决上述问题，第一方面，本发明实施例提供一种基于等价干扰的三相光伏并网逆变器控制方法，所述光伏并网逆变器包括全桥逆变电路、lcl滤波器和电流控制器，所述全桥逆变电路与光伏阵列并联，所述lcl滤波器的输入端连接所述全桥逆变电路，所述lcl滤波器的输出端并入电网；所述方法包括：
6.步骤s1、基于光伏并网逆变器的输入时滞，建立光伏并网逆变器的第一状态空间方程，将所述第一状态空间方程中的耦合项、死区效应及不确定性扰动造成的干扰作为集总干扰，将所述集总干扰反馈至所述第一状态空间方程；
7.步骤s2、基于预测等价输入干扰方法，建立所述电流控制器的第二状态空间方程，所述第二状态空间方程包括内部模型预测器、全维状态观测器、状态反馈预测器、干扰预测器和滤波器；所述内部模型预测器用于跟踪电流控制器的给定信号值，所述全维状态观测器用于观测第一状态空间方程的状态，所述状态反馈预测器用于叠加内部模型预测器的输出量和全维状态观测器的状态预测量并反馈至第一状态空间方程的输入端，所述干扰预测器用来预测步骤s1所述集总干扰，经过所述滤波器滤除高频噪声后，负反馈至第一状态空间方程的输入端，与状态反馈预测器输出量的叠加量作为第一状态空间方程的控制量；
8.步骤s3、基于所述第一状态空间方程和所述第二状态空间方程，确定所述全维状
态观测器和所述状态反馈预测器的增益值，以抑制所述光伏并网逆变器中的输入时滞、死区效应及耦合项对并网电能质量的影响。
9.作为优选的，所述光伏阵列与直流母线电容c
bus
并联；
10.所述全桥逆变电路包括集成有续流二极管的多个绝缘栅双极型晶体管，所述续流二极管的正极连接所述绝缘栅双极型晶体管的发射极，所述续流二极管的负极连接所述绝缘栅双极型晶体管的集电极；所述多个绝缘栅双极型晶体管包括第一绝缘栅双极型晶体管s1、第二绝缘栅双极型晶体管s2、第三绝缘栅双极型晶体管s3、第四绝缘栅双极型晶体管s4、第五绝缘栅双极型晶体管s5和第六绝缘栅双极型晶体管s6；所述第一绝缘栅双极型晶体管s1的发射极和第四绝缘栅双极型晶体管s4的集电极连接，所述第一绝缘栅双极型晶体管s1的集电极、第四绝缘栅双极型晶体管s4的发射极分别连接直流母线电容两端；所述第二绝缘栅双极型晶体管s2的发射极和第五绝缘栅双极型晶体管s5的集电极连接，所述第二绝缘栅双极型晶体管s2的集电极、第五绝缘栅双极型晶体管s5的发射极分别连接直流母线电容两端；所述第三绝缘栅双极型晶体管s3的发射极和第六绝缘栅双极型晶体管s6的集电极连接，所述第三绝缘栅双极型晶体管s3的集电极、第六绝缘栅双极型晶体管s6的发射极分别连接直流母线电容两端；
11.所述lcl滤波器包括三组滤波电路，所述三路滤波电路的一端分别连接至所述第一绝缘栅双极型晶体管s1和第四绝缘栅双极型晶体管s4之间、所述第二绝缘栅双极型晶体管s2和第五绝缘栅双极型晶体管s5之间、所述第三绝缘栅双极型晶体管s3和第六绝缘栅双极型晶体管s6之间；所述三路滤波电路的另一端分别连接至电网；所述滤波电路包括串联的第一电感l1、第一电阻r1、第二电阻r2和第二电感l2，所述第一电阻r1和所述第二电阻r2间连接有滤波电容c的一端，三路滤波电路的滤波电容c的另一端连接；
12.所述电流控制器输出量控制所述全桥逆变电路中六个绝缘双极型晶体管的驱动信号，进而控制所述全桥逆变电路的输出电流，输出电流经过lcl滤波器滤波后并网，并网电流作为反馈量反馈至所述电流控制器中。
13.作为优选的，所述步骤s1具体包括：
14.确定基于输入时滞的光伏并网逆变器在三相静止坐标系下的空间状态方程，并基于空间坐标矢量转换方法转换为旋转坐标系下的空间状态方程，以单独控制逆变器输入电流的有功分量和无功风量，并把旋转坐标系下的耦合项作为集总干扰的一部分。
15.作为优选的，所述步骤s1中，所述光伏并网逆变器的第一状态空间方程为：
[0016][0017]
其中，t表示时间变量，h表示输入时滞；
[0018][0019][0020]de
(t)＝b-1dd
(t)+b-1bdeadddead
(t)+b-1bgdsdgds
(t)
[0021]de
(t)＝b-1dd
(t)+b-1bdeadddead
(t)+b-1bgdsdgds
(t)
[0022]
a表示状态矩阵，b表示输入矩阵，c＝[0 0 1]表示输出矩阵，l1、l2、c分别表示逆变器侧滤波电感、网侧滤波电感、滤波电容；x(t)和分别表示第一状态空间方程的状态变量及对应的一阶微分；u(t-h)表示输入变量，i2(t)表示并网电流，de(t)表示集总干扰，dd(t)表示耦合项，d
dead
(t)、d
gds
(t)分别表示死区效应和网压畸变造成的干扰，b
dead
、b
gds
表示干扰输入通道。
[0023]
作为优选的，所述步骤s2中，所述内部模型预测器分别为：
[0024][0025]
上式中，xs(t)和分别表示内部模型预测器的状态变量及其一阶微分，as、bs、cs分别为内部模型预测器的状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵，yr表示内部模型输出量，ys(t)表示内部模型预测量；
[0026]
所述全维状态观测器为：
[0027][0028]
上式中，表示状态观测量，i
2d
和分别表示并网电流在d轴上的分量及其观测量，lo表示观测器增益，uf(t-h)表示状态反馈预测器的输出量，表示全维状态观测器的输出量；
[0029]
所述状态预测器为：
[0030][0031]
上式中，表示状态预测量，l
p
表示状态预测器增益，表示状态预测中间量；
[0032]
干扰估计器和干扰预测器分别为：
[0033][0034][0035]
上式中，b
+
＝(b
t
b)-1bt
，为集总干扰估计量，为状态预测误差量，xd(t)和分别为干扰预测器增益，表示干扰预测量，ad、bd、cd分别为干扰预测器状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵，uf(t)为状态反馈控制器输出量，u(t)为电流控制器输出量；
[0036]
所述滤波器为：
[0037]
f(s)＝1/(ts+1)
[0038]
上式中，f(s)为一阶低通滤波器，t为滤波器时间常数；
[0039]
所述状态反馈控制器为：
[0040][0041]
上式中，kr为内模预测器反馈增益，k
p
为状态预测器反馈增益。
[0042]
作为优选的，所述步骤s2中，建立所述电流控制器的第二状态空间方程后，还包括设定电流控制器稳定性判定条件，具体包括：
[0043]
(a-loc)的所有特征根均具有负实部；
[0044]
h(s)的特征方程的所有解均具有负实部；其中，h(s)＝cd(si-ad)-1bd
；
[0045]
||gfh||
∞
＜1
[0046]
[kr,k
p
],ks和l
p
使得的所有特征根均具有负实部；
[0047]
其中，
[0048][0049]
作为优选的，所述步骤s2具体包括：
[0050]
设置所述滤波器的时间常数1/t＞10ωr，其中ωr是电网频率；
[0051]
基于所述光伏并网逆变器的第一状态空间方程，设定所述步骤s2中所述干扰预测器中ad、bd、cd的值；
[0052]
建立所述第一状态空间方程的对偶模型：
[0053][0054]
基于最优调节方法，确定正定矩阵正实数和ρ
→
∞来求解以下二次型最优性能指标方程，得到状态观测器增益：
[0055][0056]
上式中，的解；
[0057]
求解得到状态观测器增益；
[0058]
验证及稳定性判定条件是否同时成立，否则返回到步骤s2。
[0059]
第二方面，本发明实施例提供一种基于等价干扰的三相光伏并网逆变器控制系统，所述光伏并网逆变器包括全桥逆变电路、lcl滤波器和电流控制器，所述全桥逆变电路
与光伏阵列并联，所述lcl滤波器的输入端连接所述全桥逆变电路，所述lcl滤波器的输出端并入电网；所述系统包括：
[0060]
光伏并网逆变器分析模块，基于光伏并网逆变器的输入时滞，建立光伏并网逆变器的第一状态空间方程，将所述第一状态空间方程中的耦合项、死区效应及不确定性扰动造成的干扰作为集总干扰，将所述集总干扰反馈至所述第一状态空间方程的输入端；
[0061]
电流控制器设计模块，基于预测等价输入干扰方法，建立所述电流控制器的第二状态空间方程，所述第二状态空间方程包括内部模型预测器、全维状态观测器、状态反馈预测器、干扰预测器和滤波器；所述内部模型预测器用于跟踪电流控制器的给定信号值，所述全维状态观测器用于观测第一状态空间方程的状态，所述状态反馈预测器用于叠加内部模型预测器的输出量和全维状态观测器的状态预测量并反馈至第一状态空间方程的输入端，所述干扰预测器用来预测步骤s1所述集总干扰，经过所述滤波器滤除高频噪声后，负反馈至第一状态空间方程的输入端，与状态反馈预测器输出量的叠加量作为第一状态空间方程的控制量；
[0062]
电流控制模块，基于所述第一状态空间方程和所述第二状态空间方程，确定所述全维状态观测器和所述状态反馈预测器的增益值，以抑制所述光伏并网逆变器中的输入时滞、死区效应及耦合项对并网电能质量的影响。
[0063]
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面实施例所述基于等价干扰的三相光伏并网逆变器控制方法的步骤。
[0064]
第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面实施例所述基于等价干扰的三相光伏并网逆变器控制方法的步骤。
[0065]
本发明实施例提供的一种基于等价干扰的三相光伏并网逆变器控制方法和系统，考虑光伏并网逆变器中的输入时滞，建立光伏并网逆变器的数学模型；将模型耦合项、死区效应及不确定性扰动造成的干扰视为集总干扰，并映射到系统的输入端，对集总干扰进行反向补偿，建立光伏并网逆变器的状态空间方程；基于预测等价输入干扰方法，建立光伏并网逆变系统的电流控制器状态空间方程，包括基于所建立状态空间方程的内部模型预测器、全维状态观测器、状态反馈预测器、干扰预测器、滤波器；求得并设置电流控制器中全维状态观测器和状态反馈预测器的增益。本发明的有益效果：设计的电流控制器能够高效抑制光伏并网逆变系统中输入时滞、死区效应及模型耦合项对并网电能质量带来的负面影响。
附图说明
[0066]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0067]
图1为根据本发明实施例的基于等价干扰的三相光伏并网逆变器控制方法流程框图；
[0068]
图2为根据本发明实施例的光伏并网逆变器结构图；
[0069]
图3为根据本发明实施例的光伏并网逆变器电流控制器的结构图；
[0070]
图4为根据本发明实施例的电流控制器分离设计结构框图；
[0071]
图5为根据本发明实施例的含输入时滞下三相光伏并网逆变器并网电流控制效果图；
[0072]
图6为根据本发明实施例中含输入时滞下三相光伏并网逆变器并网电流谐波频谱图；
[0073]
图7为根据本发明实施例中含输入时滞，本发明与其他电流控制方法的三相光伏并网逆变系统并网电流谐波频谱对比图；
[0074]
图8为根据本发明实施例中含输入时滞和变化的死区效应下，本发明与其他电流控制方法的三相光伏并网逆变系统并网电流总谐波畸变率对比图；
[0075]
图9为根据本发明实施例的实体结构示意图。
具体实施方式
[0076]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0077]
本技术实施例中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。
[0078]
本技术实施例中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本技术的描述中，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列部件或单元的系统、产品或设备没有限定于已列出的部件或单元，而是可选地还包括没有列出的部件或单元，或可选地还包括对于这些产品或设备固有的其它部件或单元。本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0079]
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0080]
在实际电力系统中，为了防止逆变器的同相桥臂发生同时导通而造成的短路问题，不可避免的需要在开关器件的驱动信号中加入死区时间。然而，死区效应会给逆变器输出电压带来低频为主的谐波，进而严重降低并网电流质量，甚至影响到系统的稳定性。同时，数字控制中的传输延时、计算延时等输入时滞会减弱控制器性能。由于等价输入干扰方法可以把不确定性干扰对系统输出的影响等价到输入通道上，且不需要干扰的先验信息，故等价输入干扰方法能够较好的抑制死区效应。但是，并网系统中的输入时滞会严重降低等价输入干扰方法在给定信号跟随、扰动抑制等方面的性能。
[0081]
因此，本发明实施例提供一种基于等价干扰的三相光伏并网逆变器控制方法，所
述光伏并网逆变器包括全桥逆变电路、lcl滤波器和电流控制器，所述全桥逆变电路与光伏阵列并联，所述lcl滤波器的输入端连接所述全桥逆变电路，所述lcl滤波器的输出端并入电网；所述方法包括：
[0082]
步骤s1、基于光伏并网逆变器的输入时滞，建立光伏并网逆变器的第一状态空间方程，将所述第一状态空间方程中的耦合项、死区效应及不确定性扰动造成的干扰作为集总干扰，将所述集总干扰反馈至所述第一状态空间方程的输入端；
[0083]
如图2中所示，为本发明实施例的电压源型三相光伏并网逆变器，所述光伏阵列与直流母线电容c
bus
并联；
[0084]
所述全桥逆变电路包括集成有续流二极管的多个绝缘栅双极型晶体管，所述续流二极管的正极连接所述绝缘栅双极型晶体管的发射极，所述续流二极管的负极连接所述绝缘栅双极型晶体管的集电极；所述多个绝缘栅双极型晶体管包括第一绝缘栅双极型晶体管s1、第二绝缘栅双极型晶体管s2、第三绝缘栅双极型晶体管s3、第四绝缘栅双极型晶体管s4、第五绝缘栅双极型晶体管s5和第六绝缘栅双极型晶体管s6；所述第一绝缘栅双极型晶体管s1的发射极和第四绝缘栅双极型晶体管s4的集电极连接，所述第一绝缘栅双极型晶体管s1的集电极、第四绝缘栅双极型晶体管s4的发射极分别连接直流母线电容两端；所述第二绝缘栅双极型晶体管s2的发射极和第五绝缘栅双极型晶体管s5的集电极连接，所述第二绝缘栅双极型晶体管s2的集电极、第五绝缘栅双极型晶体管s5的发射极分别连接直流母线电容两端；所述第三绝缘栅双极型晶体管s3的发射极和第六绝缘栅双极型晶体管s6的集电极连接，所述第三绝缘栅双极型晶体管s3的集电极、第六绝缘栅双极型晶体管s6的发射极分别连接直流母线电容两端；
[0085]
所述lcl滤波器包括三组滤波电路，所述三路滤波电路的一端分别连接至所述第一绝缘栅双极型晶体管s1和第四绝缘栅双极型晶体管s4之间、所述第二绝缘栅双极型晶体管s2和第五绝缘栅双极型晶体管s5之间、所述第三绝缘栅双极型晶体管s3和第六绝缘栅双极型晶体管s6之间；所述三路滤波电路的另一端分别连接至电网；所述滤波电路包括串联的第一电感l1、第一电阻r1、第二电阻r2和第二电感l2，所述第一电阻r1和所述第二电阻r2间连接有滤波电容c的一端，三路滤波电路的滤波电容c的另一端连接。
[0086]
所述电流控制器输出量控制所述全桥逆变电路中六个绝缘双极型晶体管的驱动信号，进而控制所述全桥逆变电路的输出电流，输出电流经过lcl滤波器滤波后并网，并网电流作为反馈量反馈至所述电流控制器中。
[0087]
本实施例中，首先考虑输入时滞建立光伏并网逆变器在三相静止坐标系下的空间状态方程，然后通过空间坐标矢量变换技术将模型转换为同步旋转坐标系下的空间状态方程，从而能够单独控制逆变器输出电流的有功分量和无功分量，最后把同步旋转坐标系下的模型耦合项也视为步骤s1所述集总干扰的一部分，将模型耦合项、死区效应及不确定性扰动造成的干扰视为集总干扰，并映射到系统的输入端，对集总干扰进行反向补偿，建立光伏并网逆变器的状态空间方程：
[0088][0089]
其中，t表示时间变量，h表示输入时滞；
[0090][0091][0092]de
(t)＝b-1dd
(t)+b-1bdeadddead
(t)+b-1bgdsdgds
(t)
[0093]de
(t)＝b-1dd
(t)+b-1bdeadddead
(t)+b-1bgdsdgds
(t)
[0094]
a表示状态矩阵，b表示输入矩阵，c＝[0 0 1]表示输出矩阵，l1、l2、c分别表示逆变器侧滤波电感、网侧滤波电感、滤波电容；x(t)和分别表示第一状态空间方程的状态变量及对应的一阶微分；u(t-h)表示输入变量，i2(t)表示并网电流，de(t)表示集总干扰，dd(t)表示耦合项，d
dead
(t)、d
gds
(t)分别表示死区效应和网压畸变造成的干扰，b
dead
、b
gds
表示干扰输入通道。
[0095]
步骤s2、基于预测等价输入干扰方法，建立所述电流控制器的第二状态空间方程，如图3中所示，所述第二状态空间方程包括内部模型预测器、全维状态观测器、状态反馈预测器、干扰预测器和滤波器；所述内部模型预测器用于跟踪电流控制器的给定信号值，所述全维状态观测器用于观测第一状态空间方程的状态，所述状态反馈预测器用于叠加内部模型预测器的输出量和全维状态观测器的状态预测量并反馈至第一状态空间方程的输入端，所述干扰预测器用来预测步骤s1所述集总干扰，经过所述滤波器滤除高频噪声后，负反馈至第一状态空间方程的输入端，与状态反馈预测器输出量的叠加量作为第一状态空间方程的控制量；
[0096]
所述步骤s2中，所述内部模型预测器分别为：
[0097][0098]
上式中，xs(t)和分别表示内部模型预测器的状态变量及其一阶微分，as、bs、cs分别为内部模型预测器的状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵，yr表示内部模型输出量，ys(t)表示内部模型预测量；
[0099]
所述全维状态观测器为：
[0100][0101]
上式中，表示状态观测量，i
2d
和分别表示并网电流在d轴上的分量及其观测量，lo表示观测器增益，uf(t-h)表示状态反馈预测器输出量，表示全维状态观测器输出量；
[0102]
所述状态预测器为：
[0103][0104]
上式中，表示状态预测量，l
p
表示状态预测器增益，表示状态预测中间量；
[0105]
干扰估计器和干扰预测器分别为：
[0106][0107][0108]
上式中，b
+
＝(b
t
b)-1bt
，为集总干扰估计量，为状态预测误差量，xd(t)和分别为干扰预测器增益，表示干扰预测量，ad、bd、cd分别为干扰预测器状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵，uf(t)为状态反馈控制器输出量，u(t)为电流控制器输出量；
[0109]
所述滤波器为：
[0110]
f(s)＝1/(ts+1)
[0111]
上式中，f(s)为一阶低通滤波器，t为滤波器时间常数；
[0112]
所述状态反馈控制器为：
[0113][0114]
上式中，kr为内模预测器反馈增益，k
p
为状态预测器反馈增益。
[0115]
所述步骤s2中，图4等价于图5中两个子系统串联而成，故整个控制系统稳定等价于子系统1和子系统2同时稳定。建立所述电流控制器的第二状态空间方程后，还包括设定电流控制器稳定性判定条件，具体包括：
[0116]
(a-loc)的所有特征根均具有负实部；
[0117]
h(s)的特征方程的所有解均具有负实部；其中，h(s)＝cd(si-ad)-1bd
；
[0118]
||gfh||
∞
＜1
[0119]
[kr,k
p
],ks和l
p
使得的所有特征根均具有负实部；
[0120]
其中，
[0121][0122]
所述步骤s2具体包括：
[0123]
设置所述滤波器的时间常数1/t＞10ωr，其中ωr是电网频率；
[0124]
基于所述光伏并网逆变器的第一状态空间方程，设定所述步骤s2中所述干扰预测器中ad、bd、cd的值；
[0125]
建立所述第一状态空间方程的对偶模型：
[0126][0127]
基于最优调节方法，确定正定矩阵正实数和ρ
→
∞来求解以下二次型最优性能指标方程，得到状态观测器增益：
[0128][0129]
上式中，为的解；
[0130]
求解得到状态观测器增益；
[0131]
验证及稳定性判定条件是否同时成立，否则返回到步骤s2。
[0132]
步骤s3、基于所述第一状态空间方程和所述第二状态空间方程，确定所述全维状态观测器和所述状态反馈预测器的增益值，以抑制所述光伏并网逆变器中的输入时滞、死区效应及耦合项对并网电能质量的影响。
[0133]
以下将通过一具体实施例来进一步说明本发明：在本发明具体实施例中，以三相lcl型光伏并网逆变系统为例，验证所提出的基于预测等价输入干扰的三相光伏并网逆变器电流控制方法的有效性。该方法可有效抑制输入时滞、死区效应及模型耦合项对并网电流质量带来的负面影响，具体如下：
[0134]
(1)依据图1和图3在matlab/simulink平台上搭建三相lcl型光伏并网逆变系统仿真模型。光伏阵列受光照强度为1000w/m2，温度为25℃，最大输出功率为5.623kw。逆变系统开关管均采用igbt全控型器件。表1为三相lcl型光伏并网逆变系统的各项参数。
[0135]
表1三相lcl型光伏并网逆变系统参数
[0136][0137]
(2)依据步骤s3求解电流控制器的参数，根据步骤s3给出的稳定性判据
[0138]
可知控制系统是稳定的。
[0139]
(3)本实施例提供的光伏并网逆变器电流控制方法在系统具有输入时滞、同时具有输入时滞和死区效应、同时具有输入时滞和变化的死区效应三种情况下的性能分别如
下：
[0140]
1)在光伏并网逆变系统中设置输入时滞h＝1.5个采样时间，在本发明提出的基于预测等价输入干扰的并网电流控制器作用下，并网电流的效果图和并网电流的谐波频谱图分别如图5、图6所示。从仿真结果图中可以看出，并网电流的三相幅值相同，表明本发明具有良好的模型解耦能力。稳态三相并网电流波形具有较高的正弦波度，总电流畸变率(thd)值仅为0.49％，远低于ieee标准，表明本发明能够较好的抑制输入时滞带来的负面影响。
[0141]
2)在光伏并网逆变系统中设置输入时滞h＝1.5个采样时间，本发明与比例
[0142]
积分(pi)控制、比例积分与重复控制结合(pi-rc)控制法、等价输入干扰(eid)法等其他电流控制方法的三相光伏并网逆变系统并网电流谐波频谱对比图如图7所示。可以看出，本发明在谐波的各个阶次都具有最佳的谐波抑制效果，能够最大限度的抑制输入时滞、模型耦合项带来的干扰。
[0143]
3)在光伏并网逆变系统中同时设置输入时滞h＝1.5个采样时间，同时设置
[0144]
在2ms～6ms范围内变化的死区时间，本发明与其他电流控制方法的三相光伏并网逆变系统并网电流总谐波畸变率对比图如图8所示。仿真结果表明，在本发明提出的电流控制方法作用下，随着死区时间的增加，thd值始终小于2％。
[0145]
本发明实施例还提供一种基于等价干扰的三相光伏并网逆变器控制系统，基于上述各实施例中的基于等价干扰的三相光伏并网逆变器控制方法，所述光伏并网逆变器包括全桥逆变电路、lcl滤波器和电流控制器，所述全桥逆变电路与光伏阵列并联，所述lcl滤波器的输入端连接所述全桥逆变电路，所述lcl滤波器的输出端并入电网；所述系统包括：
[0146]
光伏并网逆变器分析模块，基于光伏并网逆变器的输入时滞，建立光伏并网逆变器的第一状态空间方程，将所述第一状态空间方程中的耦合项、死区效应及不确定性扰动造成的干扰作为集总干扰，将所述集总干扰反馈至所述第一状态空间方程；
[0147]
电流控制器设计模块，基于预测等价输入干扰方法，建立所述电流控制器的第二状态空间方程，所述第二状态空间方程包括内部模型预测器、全维状态观测器、状态反馈预测器、干扰预测器和滤波器；所述内部模型预测器用于跟踪电流控制器的给定信号值，所述全维状态观测器用于观测第一状态空间方程的状态，所述状态反馈预测器用于叠加内部模型预测器的输出量和全维状态观测器的状态预测量并反馈至第一状态空间方程的输入端，所述干扰预测器用来预测步骤s1所述集总干扰，经过所述滤波器滤除高频噪声后，负反馈至第一状态空间方程的输入端，与状态反馈预测器输出量的叠加量作为第一状态空间方程的控制量；
[0148]
电流控制模块，基于所述第一状态空间方程和所述第二状态空间方程，确定所述全维状态观测器和所述状态反馈预测器的增益值，以抑制所述光伏并网逆变器中的输入时滞、死区效应及耦合项对并网电能质量的影响。
[0149]
基于相同的构思，本发明实施例还提供了一种实体结构示意图，如图9所示，该服务器可以包括：处理器(processor)810、通信接口(communications interface)820、存储器(memory)830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑指令，以执行如上述各实施例所述基于等价干扰的三相光伏并网逆变器控制方法的步骤。例如包括：
[0150]
步骤s1、基于光伏并网逆变器的输入时滞，建立光伏并网逆变器的第一状态空间
方程，将所述第一状态空间方程中的耦合项、死区效应及不确定性扰动造成的干扰作为集总干扰，将所述集总干扰反馈至所述第一状态空间方程的输入端；
[0151]
步骤s2、基于预测等价输入干扰方法，建立所述电流控制器的第二状态空间方程，所述第二状态空间方程包括内部模型预测器、全维状态观测器、状态反馈预测器、干扰预测器和滤波器；所述内部模型预测器用于跟踪电流控制器的给定信号值，所述全维状态观测器用于观测第一状态空间方程的状态，所述状态反馈预测器用于叠加内部模型预测器的输出量和全维状态观测器的状态预测量并反馈至第一状态空间方程的输入端，所述干扰预测器用来预测步骤s1所述集总干扰，经过所述滤波器滤除高频噪声后，负反馈至第一状态空间方程的输入端，与状态反馈预测器输出量的叠加量作为第一状态空间方程的控制量；
[0152]
步骤s3、基于所述第一状态空间方程和所述第二状态空间方程，确定所述全维状态观测器和所述状态反馈预测器的增益值，以抑制所述光伏并网逆变器中的输入时滞、死区效应及耦合项对并网电能质量的影响。
[0153]
此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0154]
基于相同的构思，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序包含至少一段代码，该至少一段代码可由主控设备执行，以控制主控设备用以实现如上述各实施例所述基于等价干扰的三相光伏并网逆变器控制方法的步骤。例如包括：
[0155]
步骤s1、基于光伏并网逆变器的输入时滞，建立光伏并网逆变器的第一状态空间方程，将所述第一状态空间方程中的耦合项、死区效应及不确定性扰动造成的干扰作为集总干扰，将所述集总干扰反馈至所述第一状态空间方程的输入端；
[0156]
步骤s2、基于预测等价输入干扰方法，建立所述电流控制器的第二状态空间方程，所述第二状态空间方程包括内部模型预测器、全维状态观测器、状态反馈预测器、干扰预测器和滤波器；所述内部模型预测器用于跟踪电流控制器的给定信号值，所述全维状态观测器用于观测第一状态空间方程的状态，所述状态反馈预测器用于叠加内部模型预测器的输出量和全维状态观测器的状态预测量并反馈至第一状态空间方程的输入端，所述干扰预测器用来预测步骤s1所述集总干扰，经过所述滤波器滤除高频噪声后，负反馈至第一状态空间方程的输入端，与状态反馈预测器输出量的叠加量作为第一状态空间方程的控制量；
[0157]
步骤s3、基于所述第一状态空间方程和所述第二状态空间方程，确定所述全维状态观测器和所述状态反馈预测器的增益值，以抑制所述光伏并网逆变器中的输入时滞、死区效应及耦合项对并网电能质量的影响。
[0158]
基于相同的技术构思，本技术实施例还提供一种计算机程序，当该计算机程序被主控设备执行时，用以实现上述方法实施例。
[0159]
所述程序可以全部或者部分存储在与处理器封装在一起的存储介质上，也可以部分或者全部存储在不与处理器封装在一起的存储器上。
[0160]
基于相同的技术构思，本技术实施例还提供一种处理器，该处理器用以实现上述方法实施例。上述处理器可以为芯片。
[0161]
综上所述，本发明实施例提供的一种基于等价干扰的三相光伏并网逆变器控制方法和系统，考虑光伏并网逆变器中的输入时滞，建立光伏并网逆变器的数学模型；将模型耦合项、死区效应及不确定性扰动造成的干扰视为集总干扰，并映射到系统的输入端，对集总干扰进行反向补偿，建立光伏并网逆变器的状态空间方程；基于预测等价输入干扰方法，建立光伏并网逆变系统的电流控制器状态空间方程，包括基于所建立状态空间方程的内部模型预测器、全维状态观测器、状态反馈预测器、干扰预测器、滤波器；求得并设置电流控制器中全维状态观测器和状态反馈预测器的增益。本发明的有益效果：设计的电流控制器能够高效抑制光伏并网逆变系统中输入时滞、死区效应及模型耦合项对并网电能质量带来的负面影响。
[0162]
本发明的各实施方式可以任意进行组合，以实现不同的技术效果。
[0163]
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本技术所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solid statedisk)等。
[0164]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，该流程可以由计算机程序来指令相关的硬件完成，该程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。而前述的存储介质包括：rom或随机存储记忆体ram、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。
[0165]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。