[发明专利]一种适用于微电网双向变流器的复合控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及双向变流器控制技术领域，具体涉及微电网双向变流器的复合控制方法。

背景技术

微电网以其环境友好和控制灵活等优点成为新能源利用的最好组织形式。然而，电力电子接口降低了微电网惯性，同时叠加光伏风力等可再生新能源的随机性与间歇性，降低了负荷跟踪能力、抗扰动冲击能力以及可控性。大电网中的DVR(动态电压恢复器)、SVG(静止无功发生器)、APF(有源滤波器)等应用于微电网中经济性较差，不能直接应用于微电网交流馈线中。基于双向变流技术的电能质量治理装置对微电网的稳定控制和电能质量的改善具有重要的意义,当微电网中风电、光伏等分布式电源(Distributed Generator,DG)输出功率波动或者负荷波动时，变流器快速响应，输出或者吸收电能以达到系统平衡与稳定。

传统的微电网双向变流器控制策略包括以下几种，双闭环PI控制，直接功率控制，基于Lyapunov稳定性理论的控制以及自抗扰控制等。目前，应用最广泛的是双闭环PI控制，但是，若网侧电压波形畸变是双闭环控制不能起到很好的调节作用。直接功率控制方法存在开关频率不固定，电流谐波大和滤波器设计困难的问题。基于Lyapunov稳定性理论的控制方法，虽然解决了系统大范围设置全局稳定的问题，但要找到合适的Lyapunov能量函数比较困难。采用自抗扰控制虽然鲁棒性较好，但其模型较为复杂，参数调节过多，不利于工程实现。

因此，需要提供一种有效的控制策略，满足设计简单，利于工程实现的要求还要兼顾快速的动态响应、较低的电流谐波和较好的鲁棒性。

发明内容

为了克服现有微电网双向变流器控制方法的无法兼顾动态响应、电流谐波和鲁棒性的不足，本发明提供一种同时具有快速的动态响应、较低的电流谐波和较好的鲁棒性的基于复合控制的微电网双向变流器控制方法。

本发明的技术方案为：

一种适用于微电网双向变流器的复合控制方法，包括以下步骤：

a.获取所述双向变流器直流侧电压u_dc，直流侧电流i_L，交流侧三相电压e_a、e_b、e_c和三相电流i_a、i_b、i_c；

b.对交流侧三相电压电流值通过dq坐标变化得到d轴电压电流e_d、i_d和q轴电压电流e_q、i_q；

c.根据给定的直流侧电压参考值通过滑膜控制器得到电流内环控制器的内环d轴电流参考值

d.根据d轴电流参考值和给定的q轴电流参考值通过反馈线性化控制器得到空间矢量调制器输入值和

e.通过空间矢量调制器得到SVPWM调制波，控制功率器件开关动作。

进一步，所述步骤c中，所述滑膜控制器的设计方法为：

选取u_dc和i_q作为系统的输出量，得到双向变流器的可控标准型状态空间表达式为：

其中，C为直流侧电容值，R为交流测线路等效阻抗，L为交流侧电感值，S_d、S_q为开关函数，ω为角频率，定义误差变量根据滑膜控制理论选取滑模面其中，k₁，β＝k₃/k₂为滑膜系数；根据以上式子并结合系统在理想滑模面以单位功率因素稳态运行时的规律，得到内环d轴电流控制指令表达式:其中，e_rms为交流侧电压有效值。

再进一步，所述步骤d中，所述反馈线性化控制器的设计方法为：