[发明专利]基于光伏并网逆变器的多变量内模结构的自抗扰控制方法

说明书

本发明公开了基于光伏并网逆变器的多变量内模结构的自抗扰控制方法，在光伏发电并网系统中，为提高电网下直流DC母线电压的干扰抑制性能，本发明提出电流内环采取基于内模控制结构的改进型自抗扰控制器，分析证明抗扰性和稳定性，通过频域鲁棒稳定性判据对改进的扩张状态观测器ESO参数与系统稳定性的关系进行分析，得到扩张状态观测器参数整定规则，使系统稳定性和动态性能快速达到最佳状态。电压外环采取线性自抗扰控制LADRC，由此设计新型双闭环控制。通过仿真验证得出，参数调整和动态性能分析更简便，动态响应变快，增强了直流母线电压控制的抗干扰能力，实现了光伏发电系统的高效运行。

技术领域

本发明涉及一种基于光伏并网逆变器的多变量内模结构的自抗扰控制方法。

背景技术

随着日益严重的能源危机，光伏发电技术的研究和发展在世界各国越来越受到更多关注。具有 清洁和易于维护优点的光伏发电容易受到外部环境因素的影响。光伏并网逆变器是实现直流-交流转 换的重要电力电子转换器，在并网发电中起着决定性的作用。

目前，光伏并网逆变器的控制方式大多采用PI控制器。但是，经典的PI控制已逐渐显示出其 缺点。这种基于误差的控制方法消除误差会产生一定的时延，积分环节会引起相位滞后和积分饱和， 这不利于系统的稳定性，并且PI控制对系统的抗干扰能力较差。非线性自抗扰控制(NADRC)技 术的数学模型不依赖于系统精确度，不需要测量系统扰动的先进控制技术，以扩展状态观测器(ESO) 为核心，通过系统的输入和输出观察系统的实际运动，并进行估计和补偿系统。但是，这种非线性 控制方法其参数整定过程和稳定性分析都比较复杂。线性自抗扰控制(LADRC)理论大大简化了参 数调整并减少了计算量。但是LADRC参数设置在实际仿真应用中只能依靠经验或反复试验的方法， 这会导致繁重的工作量和复杂的设置过程。目前有相对较少的控制参数调整方法可供实际工程师使 用。从促进ADRC应用的角度出发，开发正确有效的参数调整方法非常重要。

发明内容

为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种基于光伏并网逆变器的多变量内模结构的自抗扰 控制方法，使系统稳定性和动态性能快速达到最佳状态，并拥有良好的动态性能和抗干扰能力。

本发明是通过以下措施实现的：

一种基于光伏并网逆变器的多变量内模结构的自抗扰控制方法，

步骤1，根据光伏并网逆变器的等效电路拓扑结构图，得到d-q轴旋转坐标系下电网侧逆变器的 数学模型：

式中，e_d、e_q是d-q轴旋转坐标系下的电网电压分量，i_d、i_q是d-q轴旋转坐标系下的网侧电流 分量，u_d、u_q是d-q轴旋转坐标系下的逆变器输出电压分量，s_d、s_q是d-q轴旋转坐标系下的开关函 数分量，ω为电角速度；

步骤2，采用LADRC控制器，LADRC控制器包括线性跟踪微分器LTD、线性扩展状态观测器 LESO和线性状态误差反馈控制率LSEF，线性扩展状态观测器LESO把总扰动扩展成为系统的新 状态变量，然后使用系统的输入和输出来重构所有状态，包括原始状态变量和输出的系统扰动，受 控对象的微分方程可以写为以下通用形式：

式(5)中，u是控制系统的输入，y是控制系统的输出，a₀是控制系统参数，w是控制系统的未知 外部扰动，u是系统的输入，b是控制系统增益；

令x₁＝y，且f(y,w)＝-a₀y+w+(b-b₀)u为系统的广义扰动，包含系统内扰和外扰，将其扩展为系统的 状态变量x₂＝f(y，w)，则可得系统(5)的状态方程：