CN107479386B - 一种适用于弱电网的并网逆变器改进h∞控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于弱电网的并网逆变器改进H∞控制方法，它包括所述方法步骤如下：S1：通过并网逆变器中的电气参数及控制参数建立并网逆变器传统H∞控制模型；S2：采用间接控制律处理步骤S1中的控制模型，消除传统H∞中会受电网阻抗影响，而导致控制器参数和结构发生变化的项；S3：利用H∞理论求取改进H∞控制的控制器增益。本发明取得的有益效果是：消除电网阻抗对并网逆变器输出电流的影响，使得弱电网下并网逆变器系统能够稳定，并且输出电流能够精确的跟踪给定值并具有良好的电流质量。

Description

一种适用于弱电网的并网逆变器改进H∞控制方法

技术领域

本发明涉及并网逆变器技术领域，特别是一种适用于弱电网的并网逆变器改进H∞控制方法。

背景技术

现有的基于传统的H∞控制的并网逆变器电流控制方法，在弱电网条件下运行时，由于电网等效阻抗(包含线路、变压器等阻抗)的影响，它的控制效果受到影响，即并网逆变器输出电能不能准确跟踪给定的电流值，出现较大的跟踪误差和电流畸变。

为了解决上述问题，本发明提出一种适用于弱电网的并网逆变器改进H∞控制方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的就是提供一种适用于弱电网的并网逆变器改进H∞控制方法，能够使得并网逆变器的输出电流在较大电网阻抗的影响下，依然能够保持稳定并具有良好的电流质量。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种适用于弱电网的并网逆变器改进H∞控制方法，它包括有：所述方法步骤如下：

S1：通过并网逆变器中的电气参数及控制参数建立并网逆变器传统H∞控制模型；

S2：采用间接控制律处理步骤S1中的控制模型，消除传统H∞中会受电网阻抗影响，而导致控制器参数和结构发生变化的项；

S3：利用H∞理论求取改进H∞控制的控制器增益。

进一步，其特征在于，步骤S1中并网逆变器传统H∞控制模型的建立如下：

式中，

为状态变量为微分，

为系统变量参数，

为输入变量参数，w(t)为死区干扰，

为并网逆变器输出电流的给定值，x(t)为状态变量，

进一步，步骤S2的处理方法如下：将所述步骤S1中并网逆变器传统H∞控制模型等效输入u(t)为：

引入间接控制量

式中k_p为比例系数，k_i为积分系数。

进一步，将传统H∞控制中等效输入转化为：

可消除电网阻抗对并网逆变器等效输入的影响，比例系数和积分系数的设计与后面控制器增益的设计是独立的。

进一步，步骤S3的处理方法如下：定义观测变量z(t)＝x(t)，并取Lyapunov泛函为：

V(x)＝x²(t)；

则若存在正实数p、y，使得以下线性矩阵不等式有解：

则改进H∞并网逆变器系统能够渐进稳定，并网逆变器输出电流能够渐进跟踪电流给定值，具有干扰抑制度γ。

进一步，满足条件的H∞控制器为：

即有输入正弦脉宽调制的占空比函数为：

最后通过线性矩阵不等式可以求得相应的控制器增益k及其对应的干扰抑制度γ。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：

(1)利用间接控制方法消除了电网阻抗的影响，克服了并网逆变器传统H∞电流控制方法存在的问题；

(2)能够在弱电网下实现并网逆变器输出稳定的电流；

(3)使得弱电网下并网逆变器系统能够稳定，并且输出电流能够精确的跟踪给定值并具有良好的电流质量；

(4)能够实现并网逆变器在电网阻抗大范围变化的情况下的稳定，并具有良好的静态、动态性能；

(5)利用H∞理论求取改进H∞控制的控制器增益，控制器参数设计方法简单有效。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为本发明的流程示意图。

图2为本发明的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例：如图1和图2所示；一种适用于弱电网的并网逆变器改进H∞控制方法，它包括有：所述方法步骤如下：

S1：通过并网逆变器中的电气参数及控制参数建立并网逆变器传统H∞控制模型；

S2：采用间接控制律处理步骤S1中的控制模型，消除传统H∞中会受电网阻抗影响，而导致控制器参数和结构发生变化的项；

S3：利用H∞理论求取改进H∞控制的控制器增益。

其特征在于，步骤S1中并网逆变器传统H∞控制模型的建立如下：

式中，

为状态变量为微分，

为系统变量参数，

为输入变量参数，w(t)为死区干扰，

为并网逆变器输出电流的给定值，x(t)为状态变量，

步骤S2的处理方法如下：将所述步骤S1中并网逆变器传统H∞控制模型等效输入u(t)为：

引入间接控制量

式中k_p为比例系数，k_i为积分系数。

将传统H∞控制中等效输入转化为：

可消除电网阻抗对并网逆变器等效输入的影响，比例系数和积分系数的设计与后面控制器增益的设计是独立的。k_p、k_i的取值会影响间接控制的收敛速度，不会影响间接控制的稳定性，方便选取。

步骤S3的处理方法如下：定义观测变量z(t)＝x(t)，并取Lyapunov泛函为：

V(x)＝x²(t)；

则若存在正实数p、y，使得以下线性矩阵不等式有解：

则改进H∞并网逆变器系统能够渐进稳定，并网逆变器输出电流能够渐进跟踪电流给定值，具有干扰抑制度γ。

满足条件的H∞控制器为：

即有输入正弦脉宽调制的占空比函数为：

最后通过线性矩阵不等式可以求得相应的控制器增益k及其对应的干扰抑制度γ。

本发明具有的有益效果：本发明通过引入间接控制律消除了弱电网中电网阻抗对并网逆变器输出电流的影响，然后利用H∞理论求取改进H∞控制的控制器增益。能够实现并网逆变器在电网阻抗大范围变化的情况下的稳定，并具有良好的静态、动态性能。能够消除电网阻抗对并网逆变器输出电流的影响，使得弱电网下并网逆变器系统能够稳定，并且输出电流能够精确的跟踪给定值并具有良好的电流质量。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种适用于弱电网的并网逆变器改进H∞控制方法，其特征在于，所述方法步骤如下：

S1：通过并网逆变器中的电气参数及控制参数建立并网逆变器传统H∞控制模型；

S2：采用间接控制律处理步骤S1中的控制模型，消除传统H∞中会受电网阻抗影响，而导致控制器参数和结构发生变化的项；

S3：利用H∞理论求取改进H∞控制的控制器增益；

步骤S1中并网逆变器传统H∞控制模型的建立如下：

式中，

为状态变量为微分，

为系统变量参数，

为输入变量参数，w(t)为死区干扰，

为并网逆变器输出电流的给定值，x(t)为状态变量，

步骤S2的处理方法如下：将所述步骤S1中并网逆变器传统H∞控制模型等效输入u(t)为：

引入间接控制量

式中k_p为比例系数，k_i为积分系数。

2.如权利要求1所述的适用于弱电网的并网逆变器改进H∞控制方法，其特征在于，将传统H∞控制中等效输入转化为：

可消除电网阻抗对并网逆变器等效输入的影响，比例系数和积分系数的设计与连接在PI控制器后的控制器增益的设计是独立的。

3.如权利要求2所述的适用于弱电网的并网逆变器改进H∞控制方法，其特征在于，步骤S3的处理方法如下：定义观测变量z(t)＝x(t)，并取Lyapunov泛函为：

V(x)＝x²(t)；

则若存在正实数p、y，使得以下线性矩阵不等式有解：

则改进H∞并网逆变器系统能够渐进稳定，并网逆变器输出电流能够渐进跟踪电流给定值，具有干扰抑制度γ。

4.如权利要求3所述的适用于弱电网的并网逆变器改进H∞控制方法，其特征在于，满足条件的H∞控制器为：

即有输入正弦脉宽调制的占空比函数为：

最后通过线性矩阵不等式可以求得相应的控制器增益k及其对应的干扰抑制度γ。

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