[发明专利]单相光伏并网逆变器的模糊自适应滑模控制方法

摘要

本发明公开了单相光伏并网逆变器的模糊自适应滑模控制方法，其特征在于，包括如下步骤步骤1、建立计及系统结构参数不确定性和外界干扰项的光伏逆变器数学模型；步骤2、进行滑模控制器设计；步骤3、进行模糊自适应滑模控制器设计；步骤4、滑模控制器和模糊自适应滑模控制器的输出对光伏系统进行控制。无需建立光伏系统的精确数学模型，采用模糊自适应控制来逼近被控对象，使得系统参数不确定性和外界扰动均被计及；采用滑模控制按照电压偏差设计控制率，使得控制具有鲁棒性，能够满足稳定性和鲁棒性的要求，当系统环境发生突变时，控制算法能可靠工作，使得单相光伏系统输出稳定的正弦交流电压。

主权项

单相光伏并网逆变器的模糊自适应滑模控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、建立计及系统结构参数不确定性和外界干扰项的光伏逆变器数学模型；步骤2、进行滑模控制器设计；步骤3、进行模糊自适应滑模控制器设计；步骤4、滑模控制器和模糊自适应滑模控制器的输出对光伏系统进行控制；光伏系统采用两级式高频不隔离并网电路，包括光伏阵列、负载、前级的Boost升压电路和后级的逆变电路，其中，单相光伏并网逆变器采用全桥结构，包括开关管S1、S2、S3和S4，设S1和S4的占空比为D，则S2和S3的占空比为1‑D，步骤1中根据电路定理和状态空间平均法建立光伏逆变器数学模型；建立光伏逆变器数学模型的具体步骤为：当S1和S4导通时，根据电路定理可知：Lacdiacdt=vdc-vacCacdvacdt=iac-1RLvac---(1)]]>式中，Cac、Lac为逆变器交流侧电容和电感，vdc为逆变器直流侧电压，vac为逆变器交流侧电压，iac为逆变器电感电流，RL为电网负载；当S2和S3导通时，根据电路定理可知：Lacdiacdt=-vdc-vacCacdvacdt=ioc-1RLvac---(2)]]>根据状态空间平均法，则一个周期内逆变器的数学模型可以描述为：(1)式×D+(2)式×(1‑D)，即对(4)式求导得把(3)式代入(5)式整理后得d2vacdt2=-1RLCacdvacdt-1LacCacvac+2D-1LacCacvdc---(6)]]>令状态变量x＝vac，则d2xdt2=-1RLCacdxdt-1LacCacx+2D-1LacCacvdc---(7)]]>考虑到实际应用中逆变器会受到参数不确定性、外界因素的干扰，加入干扰项的系统状态方程为：式中Δ1、Δ2为由电容和电感的参数引起的误差项，为外界干扰；令综合干扰项则(8)式变为d2xdt2=-1RLCacx·-1LacCacx+2D-1LacCacvdc+φ(t)---(10)]]>令则(10)式变成d2xdt2=f(x)+g(x)×D+φ(t)---(11)]]>(11)式即为计及系统结构参数不确定性和外界干扰项的逆变器数学模型；步骤2中进行滑模控制器设计的具体步骤如下：定义跟踪误差e＝x‑vac*＝vac‑vac*  (12)定义滑模面为式中，k1、k2为滑模面系数，vac*为电网参考电压；则滑模面一阶导数定义Lyapunov函数由(12)式求二阶导数得代入(14)式，则根据(10)式可知代入(16)式有：s·c=k1e·+k2e··-1RLCacv·ac-1LacCacvac+2D-1LacCacvdc+φ(t)-v··ac*---(17)]]>则控制器设计为如下：D~′=1g(x)[-f(x)-k1e·-k2e··+v··ac*-μsgn(sc)]=LacCac2vdc[1RLCacx·+1LacCacx+1LacCacvdc-k1e·-k2e··+v··ac*-ηsgn(sc)]=LacCac2vdc[1RLCacv·ac+1LacCacvac+1LacCacvdc-k1e·-k2e··+vac*-ηsgn(sc)]---(18)]]>式(18)中，sgn(·)为符号函数,为采用滑模控制下的开关管S1和S4的占空比，η为不确定参数和干扰的上界，满足η＞|φ(t)|＞0。