一种三相并网逆变器时滞扰动补偿方法及系统

本发明涉及逆变器控制领域，尤其涉及一种三相并网逆变器时滞扰动补偿方法及系统。

背景技术：

1、随着国家支持研发的跟进，光伏发电通过技术的追赶，逐渐接近现有的电力上网价格。分布式微电网的提出减少了大电网供电的脆弱性。当出现自然灾害时，不至于出现大面积停电事故。光伏发电采用分布式发电，不仅可以在离网下实现区域自产自用，同时还能在光伏逆变器并网模式下向电网注入电能或者消费电能。其具有清洁、易地发电、可靠性高、维护方便等特点，是电网系统的有力保障和补充。尤其是等价输入干扰方法(eid)与并网逆变器的结合，在无需知道被控对象的逆模型与干扰值时，亦能对任何形式的干扰值等价反向补偿，具有不错的干扰抑制能力。在逆变器系统中的应用也在近年得到了研究，并展示出了其对逆变器输入端扰动抑制的普适性。

2、eid控制理论通过观测对象状态估计干扰值的大小，对任意形式的外部扰动等价补偿。但现有的eid硬件仿真基本以恒定输入为跟踪信号的，因此缺乏对正弦信号跟踪的实践能力。工频正弦信号下的工程实践由于控制器步长限制，控制器仿真步长不能非常小，对于周期为0.02s的离散正弦信号，远不及连续控制时获得的信号多，跟踪上颇为吃力。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种三相并网逆变器时滞扰动补偿方法，包括以下步骤：

2、s1：构建三相并网逆变器系统，对三相并网逆变器系统进行输入输出延时和扰动分析，获得带扰动时滞逆变器系统；

3、s2：针对带扰动时滞逆变器系统的输入和输出延时项，构建输入输出延时补偿控制器；

4、s3：通过输入输出延时补偿控制器，对带扰动时滞逆变器系统进行输入输出延时补偿；

5、s4：将输入输出延时补偿控制器和带扰动时滞逆变器系统旋转至dq坐标系，获得最终逆变器系统。

6、优选的，步骤s1具体为：

7、s11：构建三相并网逆变器系统，将pwm调制延时代入三相并网逆变器系统的状态空间表达式，获得带扰动时滞状态空间表达式；

8、s12：通过带扰动时滞状态空间表达式构建带扰动时滞逆变器系统。

9、优选的，步骤s11具体为：

10、设置状态参数，包括：将逆变器的输出三相电流io作为状态变量和控制输出，将逆变器的输出电压vo作为输入量，将网侧基压vg和网侧电压谐波vhar作为输入端干扰，网侧电压vgh＝vg+vhar；

11、将设置状态参数代入状态空间表达式获得带扰动时滞状态空间表达式，带扰动时滞状态空间表达式具体为：

12、

13、

14、其中，·为求导符号，t为时间，τh1和τh2为逆变器的pwm调制延时和注入电网电流信号采集延时，下标a、b、c分别对应逆变器的三相信号；

15、a、b、c、bd是常实数矩阵：

16、

17、其中，r为电阻，l为电感。

18、优选的，令输入输出延时的大小相等且为τh，带扰动时滞逆变器系统的表达式为：

19、

20、其中，x(t)为状态变量，u(t)和y(t)为带扰动时滞逆变器系统的输入和输出，d(t)为网侧电压的周期扰动值。

21、优选的，步骤s2具体为：

22、s21：通过带扰动时滞逆变器系统的表达式构建时滞状态观测器；

23、s22：通过时滞状态观测器计算获得等价干扰，构建等价干扰的控制律；

24、s23：对等价干扰的控制律进行延时补偿，获得延时补偿后的等价干扰，通过延时补偿后的等价干扰构建输入输出延时补偿控制器。

25、优选的，时滞状态观测器的状态方程表达式为：

26、

27、

28、其中，l是观测器增益，是观测状态，是观测输出，uf()为干扰等价补偿前的输入，τh为输入输出延时。

29、优选的，等价干扰的表达式为：

30、

31、其中，τh为输入输出延时，b+为b矩阵的逆矩阵；

32、等价干扰的控制律的表达式为：

33、

34、其中，u(t)为带扰动时滞逆变器系统的输入。

35、优选的，令输入输出延时的大小相等且为τr，输入输出延时补偿控制器的表达式为：

36、

37、其中，为等价干扰，b+为b矩阵的逆矩阵，δx(t)为状态变量差；

38、为延时补偿后的等价干扰的控制律，ug(t)为电网电压。

39、一种三相并网逆变器时滞扰动补偿系统，包括以下模块：

40、系统构建模块，用于构建三相并网逆变器系统，对三相并网逆变器系统进行输入输出延时和扰动分析，获得带扰动时滞逆变器系统；

41、控制器构建模块，用于针对带扰动时滞逆变器系统的输入和输出延时项，构建输入输出延时补偿控制器；

42、延时补偿模块，用于通过输入输出延时补偿控制器，对带扰动时滞逆变器系统进行输入输出延时补偿；

43、坐标转换模块，将输入输出延时补偿控制器和带扰动时滞逆变器系统旋转至dq坐标系，获得最终逆变器系统。

44、本发明具有以下有益效果：

45、本发明构建了一种输入输出延时补偿控制器，针对输入和输出的不同延时特性进行高效抑制，解决了工频条件下的并网逆变器鲁棒控制，降低干扰估计值和输出误差的延时影响；通过将控制器和逆变器系统转移至旋转dq坐标系，将正弦信号的跟踪转换为恒定信号跟踪，有助于离散控制器对正弦信号的追踪和扰动补偿。

技术特征：

1.一种三相并网逆变器时滞扰动补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的三相并网逆变器时滞扰动补偿方法，其特征在于，步骤s1具体为：

3.根据权利要求2所述的三相并网逆变器时滞扰动补偿方法，其特征在于，步骤s11具体为：

4.根据权利要求3所述的三相并网逆变器时滞扰动补偿方法，其特征在于，令输入输出延时的大小相等且为τh，带扰动时滞逆变器系统的表达式为：

5.根据权利要求3所述的三相并网逆变器时滞扰动补偿方法，其特征在于，步骤s2具体为：

6.根据权利要求5所述的三相并网逆变器时滞扰动补偿方法，其特征在于，时滞状态观测器的状态方程表达式为：

7.根据权利要求6所述的三相并网逆变器时滞扰动补偿方法，其特征在于，等价干扰的表达式为：

8.根据权利要求6所述的三相并网逆变器时滞扰动补偿方法，其特征在于，令输入输出延时的大小相等且为τr，输入输出延时补偿控制器的表达式为：

9.一种三相并网逆变器时滞扰动补偿系统，其特征在于，包括以下模块：

技术总结
本发明提供一种三相并网逆变器时滞扰动补偿方法及系统，包括：S1：构建三相并网逆变器系统，对三相并网逆变器系统进行输入输出延时和扰动分析，获得带扰动时滞逆变器系统；S2：针对带扰动时滞逆变器系统的输入和输出延时项，构建输入输出延时补偿控制器；S3：通过输入输出延时补偿控制器，对带扰动时滞逆变器系统进行输入输出延时补偿；S4：将输入输出延时补偿控制器和带扰动时滞逆变器系统旋转至dq坐标系，获得最终逆变器系统。本发明构建了一种输入输出延时补偿控制器，针对输入和输出的不同延时特性进行高效抑制，解决了工频条件下的并网逆变器鲁棒控制，降低干扰估计值和输出误差的延时影响。

技术研发人员：丁敏,叶猛,陶自立,谭声吉,佘锦华
受保护的技术使用者：中国地质大学（武汉）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15