一种微网运行控制器的自抗扰控制技术的制作方法

本发明涉及一种微网运行控制器，尤其涉及一种微网运行控制器的自抗扰控制技术。

背景技术：

随着国内外电能管理从“集中式发电”到“分布式发电”思想的转变，加之能源危机和环境问题的不断恶化，多种分布式电源、储能装置、负荷及控制装置组合成独立的供电系统，以微网的形式接入大电网的方式得到了更多的认可，可以利用其控制的灵活性即可实现分布式发电对大电网供电能力和电能质量的支撑作用。

微网的运行模式大致包括3种，即：并网运行、孤岛运行以及“并网—孤岛”或者“孤岛—并网”的过渡过程。如何有效地对微网中电压幅值、相位、频率等参数进行实时地跟踪控制，实现微网与主电网之间的平滑切换，成为需要解决的最为关键的技术之一。

目前，国内外相关研究中，对微网中的控制和模式转换等方面的工作已经取得了很多成果。常见的如下垂系数自适应调节能力的自适应下垂控制器及微电网多重主从控制策略，实现了分布式电源(DG)单元孤岛频率无静差控制，提高了分布式能源利用率和微电网稳定性，但其自适应下垂控制器在DG单元孤岛运行时，当功率变化明显时，其下垂曲线波动明显将导致系统频率频繁变化，反而会增加系统的不稳定；而多重主从控制策略在DG恢复正常时，又增大了回到新的平衡状态时的难度；

技术实现要素：

为了克服微网脱并网过程不够平滑、稳定的难题，本发明提出一种微网运行控制器的自抗扰控制技术。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

微网运行控制器的自抗扰控制技术，包括三相电压源型逆变器、自抗扰控制、微网运行控制器三个部分。

所述三相电压源型逆变器由6个绝缘栅双极晶体管、6个续流二极管、滤波电感和滤波电容组成。

所述自抗扰控制是利用扩张状态观测器，对系统总扰动(外部扰动和内部扰动的总和)进行实时估计和补偿。

所述微网运行控制器由功率、电压和电流3个闭环控制过程实现，能够有效步提高系统动态特性和控制精度。

本发明的有益效果是：微网运行控制器对网内电压、电流控制可以达到无相位差平滑控制，且频率波动范围满足国际标准±0.1Hz的要求，控制效果优于传统的基于PID的控制器。同时，对微网输出电压、输出电流的直轴分量和交轴分量控制，以及扰动控制中，使得微网的脱并网过程变得更加平滑、稳定。

附图说明

图1微网结构。

图2微网分布式电源控制系统结构。

图3三相电压源型逆变器。

图4自抗扰控制。

具体实施方案

如图1所示，微网结构中含有2个分布式电源，均假设为直流源或经整流后的直流源。PCC为并网连接点；U为网侧电压实际测量值；I为网侧电流实际测量值；f₀为参考频率；U₀为参考电压；f为实际测量频率；P为有功功率；Q为无功功率。

如图2所示，微网内分布式电源的控制主要由3个闭环控制过程实现。为电压参考值；为电流环电流参考值；u₀为逆变器的输出电压；L_i为滤波电感电流；f_L为滤波电感；L_c为线路等效电感；C_f为滤波电容；i₀为逆变器的输出电流；f₁和U₁分别为下垂特性计算后的频率和电压。

当微网运行在并网状态下时，电压控制环往往会因为微源工作模式的切换导致电压环调节器容易出现饱和现象，此时若突然进入孤岛运行，会导致电压控制环中调节器输出的基准电流值发生突变，进而使以此基准电流值为参考值的逆变器也同样承受瞬时的冲击。

如图3所示，U_dc为输入直流电压源；L_f为滤波电感；R为滤波电路等效电阻；C_f为滤波电容；逆变器桥臂中点电压分别为u_A、u_B、u_C；三相滤波电容接为星形接法，O为滤波电容中点；逆变器输出电压为滤波电容端电压u_ao、u_bo、u_co；三相电感电流为i_La、i_Lb、i_Lc；逆变器输出端电流为i_ao、i_bo、i_co；u_d和u_q分别是两相旋转坐标系下的d轴、q轴的直流电压分量；u_do和u_qo分别为O点电压的d轴、q轴分量；i_Ld和i_Lq分别为电感电流的d轴、q轴分量；Q1—Q6是6个绝缘栅双极晶体管；D1—D6是续流二极管。

如图4所示，自抗扰控制技术的核心思想是利用扩张状态观测器，对系统总扰动(外部扰动和内部扰动的总和)进行实时估计和补偿，来构造出具有“自抗扰能力”的控制系统。由3部分组成，即跟踪微分器(tracking differentiator，TD)，扩张状态观测器和非线性状态误差反馈(non-linear state error feedback，NLSEF)。

微网内分布式电源的控制主要由功率、电压和电流3个闭环控制过程实现。电压电流双闭环控制可以对功率控制环节参数的快速响应，同时使得逆变器输出呈现电压源外特性，电流内环的调节可以进一步提高系统动态特性和控制精度。

PID控制系统中，“快速性”和“超调”之间始终是一个矛盾，为了解决这个此问题，一般通过预先安排过度过程的方式，对误差反馈信号进行合理提取，从而将突变的目标响应信号改善为渐变的信号，最终达到改善“超调”的目的。而ADRC中的TD环节可以准确的对误差反馈信号进行提取，最终达到“快速无超调”的目的。