[发明专利]基于状态观测器的电动汽车V2G逆变控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于状态观测器的电动汽车V2G逆变控制方法及系统，本发明用于控制电动汽车V2G逆变器，V2G逆变器由三相四桥臂功率电路、LCL滤波器和控制器组成，控制器通过控制功率变换电路中开关管的开通与关断，将直流电转换为交流电，经所述LCL滤波器并入电网。本发明采用加权平均电流法将LCL滤波器由三阶系统降为一阶系统，简化了后续无差拍控制器的设计；采用状态观测器对逆变侧电感电流进行观测，解决了加权平均电流法所需传感器数量多的问题；并且通过无差拍控制提高了系统的动态响应速度，重复控制有效抑制了周期性扰动，提高了电流跟踪精度。

技术领域

本发明涉及电动汽车V2G逆变控制技术领域，具体地指一种基于状态观测器的电动汽车V2G逆变控制方法及系统。

背景技术

近年来，我国电动汽车(Electric Vehicle，EV)得到了长足的发展，与传统燃油汽车相比，电动汽车在能耗、噪声和废气排放方面均有较大优越性。大规模推广使用电动汽车可有效应对一次能源短缺、环境污染以及全球气候变暖等问题。

电动汽车由于消耗电网的电力来给电池充电，传统意义上只被认为是电力系统的用电负荷，只支持单向能源流动，即从电网到汽车(Grid-to-Vehicle，G2V)。据统计，超过90％的电动汽车每天平均行驶约1小时，多数时间处于停车状态，这为电动汽车作为移动储能单元提供了基础条件。如果将数量众多的处于停止状态的电动汽车接入电网，在电网负荷低谷时对其充电(G2V)，在用电高峰时将车辆存储的电能逆变回馈给电网，即V2G(Vehicle-to-Grid)，实现车辆与电网间的双向能量互动，将极大提高电网供电效率和质量。V2G技术还可提高新能源发电的利用率，由于太阳能和风能等可再生能源受地域及天气等因素的影响具有间歇性和随机性等特点，常因稳定性不达标而不能接入电网，但可以用电动汽车作为移动储能装置来储存太阳能和风力发出的电能，再适时将电能馈送给电网。

逆变控制策略是V2G逆变器中的核心技术，直接关系到输出电源的质量、安全性及可靠性等。研究V2G逆变控制技术，提高逆变电压、电流控制精度，降低谐波分量，对推动车、网双向能量互动具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的问题，而提出的一种基于状态观测器的电动汽车V2G逆变控制方法及系统，使V2G逆变器具有优秀的稳态和动态性能，既实现快速准确跟踪并网参考电流，有效降低并网电流中谐波含量，又实现减少实验成本。

为实现上述目的，本发明所设计的基于状态观测器的电动汽车V2G逆变控制方法，用于控制电动汽车V2G逆变器，所述V2G逆变器由三相四桥臂功率电路、LCL滤波器和控制器组成，所述控制器通过控制功率变换电路中开关管的开通与关断，将直流电转换为交流电，经所述LCL滤波器并入电网，其特殊之处在于，所述控制方法包括以下步骤：

1)将所述三相四桥臂功率电路解耦为三个独立的单向控制回路；

2)将三阶LCL滤波器通过加权平均电流控制降为一阶滤波器，逆变侧电感电流使用状态观测器进行观测，输出电流传递函数G_p(s)；

3)基于所述一阶滤波器建立模型，设计无差拍控制器和重复控制器；

4)获取所述V2G逆变器的三相并网电流参考值，在每个控制采样周期内将并网电流参考值与反馈控制电流进行比较，并将所得偏差值送入所述无差拍重复控制器和重复控制器，对偏差值进行计算得到逆变侧输出电压控制量并归一化，经脉宽调制器得到驱动信号用于控制功率变换电路中开关管的开通与关断。

优选地，所述步骤2)中将三阶LCL滤波器通过加权平均电流控制降为一阶滤波器的方法为：

21)引入加权平均电流控制，将逆变侧电感电流i_1j与并网侧电感电流i_2j进行加权平均，j为a,b,c三相；