CN112953290A - 一种孤岛微网中并联逆变器系统鲁棒控制方法 - Google Patents

一种孤岛微网中并联逆变器系统鲁棒控制方法 Download PDF

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CN112953290A CN202110304287.7A CN202110304287A CN112953290A CN 112953290 A CN112953290 A CN 112953290A CN 202110304287 A CN202110304287 A CN 202110304287A CN 112953290 A CN112953290 A CN 112953290A
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Abstract

本发明涉及电力电子技术领域,公开了一种孤岛微网中并联逆变器系统鲁棒控制方法,并联逆变器系统主从控制方式下,将所有逆变器看作一个整体,建立其完整的动态模型,并由此设计并联逆变器系统的控制器;考虑并联逆变器系统中存在参数及结构不确定性问题,以系统输出电压及从逆变器的电感电流作为系统状态,设计积分型全域滑模面向量;在此基础上设计自适应观测器构成自适应积分型全域滑模控制结构,以克服常规滑模控制对不确定性边界值的依赖,并减小抖震现象。本发明能够有效提高并联逆变器系统对参数不确定性及结构不确定性的全域鲁棒性,保证并联逆变器系统在不确定性存在的情况下也能够输出高质量的终端电压,及逆变器之间高精度的电流分配。

Description

一种孤岛微网中并联逆变器系统鲁棒控制方法
技术领域
本发明涉及电力电子控制技术领域,具体涉及一种孤岛微网中并联逆变器系统鲁棒控制方法。
背景技术
低碳能源发展逐渐成为各国积极发展之目标,发展可再生能源是解决能源短缺的方法之一。结合再生能源发电的微电网发展已成为目前热门研究主题之一。微电网属于分散式发电系统,系统利用再生能源协助供电达到环保效益,其主要功能在于当电力公司系统发电量不足或故障时,独立供电提供负载的紧急用电,称为孤岛微网。再生能源输出的电力不稳定,且部分再生能源输出电压(例如太阳能发电)为直流电源,因此再生能源发电输出电力,无法直接应用于微电网。需通过使用电力电子领域的逆变器来实现。但单个逆变器模块由于开关元件的耐压、耐流量和散热等问题,在大功率应用中受元件特性的制约;另外依赖于单个逆变器模块的系统,当发生故障时,没有其他逆变器来分担系统的功率,从而使系统不能工作,采用多台电压源型逆变器并联可以使微型电网具有更好的冗余性、稳定性和可靠性而成为近年来研究的热点。另一方面,未来再生能源多样化,各式不同功能的逆变器势必将加入微电网。具有鲁棒性强的输出电压调节、各逆变器间的功率/电流均衡控制的并联控制技术对并联逆变器系统的稳定运行尤为重要。
通讯线在智能微网中的应用是不可避免的,现代通信技术在智能微网中的发展,使得有线并联控制具有可行性,其中应用最广泛的是主从控制方式。主从控制将一个逆变器当作主模块,控制其输出电压,而其它逆变器模块则当从模块,控制其输出电流,达到快速的电压调节和精确的电流均匀分配,在主从控制理论中各种闭回路控制法用来对输出电压及电感电流进行控制。常规并联逆变器系统主从控制方式下,控制器基于各自逆变器的数学模型单独设计,可以满足其在独立运行时的稳定性要求,而并联运行时控制性能可能会下降甚至不稳定。为了保证并联逆变器系统的稳定性,本发明将所有逆变器看作一个整体,建立其完整的动态模型,选择并联系统的输出电压及每个从逆变器的滤波电感电流作为系统状态,设计并联系统的控制器。此外,在微网系统中,再生能源输出直流电压通常不稳定,从而使得并联运行的逆变器直流输入电压存在波动;另外元件参数很难和标称值完全一致,使得逆变器电路参数存在摄动;在微网运行过程中负载扰动频繁;同时,当从逆变器单元发生故障时,从系统中切除,故障修复后重新接入微网系统,这些都使得并联逆变器系统具有不确定性的扰动。此外逆变器中电力开关动作使得系统具有高度的非线性。因此设计对并联逆变器系统的不确定性具有鲁棒性的控制方案是非常重要的。
发明内容
发明目的:针对现有技术中存在的问题,本发明提供一种孤岛微网中并联逆变器系统鲁棒控制方法,将所有逆变器看作一个整体,建立其完整的动态数学模型,设计积分型全域滑模面向量,设计系统不确定性的自适应观测器构成自适应积分型全域滑模控制器(AITSMC),有效提高并联逆变器系统对不确定性的鲁棒性,保证并联逆变器系统在不确定性存在的情况下也能够输出高质量的终端电压,及逆变器之间高精度的电流分配。
技术方案:本发明提供了一种孤岛微网中并联逆变器系统鲁棒控制方法,所述方法基于并联逆变器系统,所述并联逆变器系统包括1个主逆变器,n-1个从逆变器,其均并联连接,包括如下步骤:
S1:将所有逆变器看作一个整体,建立其完整的动态模型,选择并联逆变器系统公共耦合点(PCC)的输出电压vo及每个从逆变器的电感电流iLk|k=2,…,n作为系统状态,构建考虑系统不确定性的并联逆变器系统的数学模型;
S2:定义电压跟踪误差ev及其导数
Figure BDA0002987477350000021
每个逆变器的电流均分误差eik|k=2,…,n,在此基础上定义积分型全域滑模面向量,结合并联逆变器系统的额定数学模型获取基本控制律向量ub
S3:设计自适应控制率估计并联逆变器系统中存在的不确定性问题的边界值,基于李雅普诺夫稳定性定理和投影定理设计自适应约束控制律向量uca
S4:基本控制律向量ub和自适应约束控制律向量uca共同构成自适应积分型全域滑模控制律向量uAITSMC,所述自适应积分型全域滑模控制律向量uAITSMC包括并联逆变器系统中主逆变器的控制律uAITSMC1及n-1个从逆变器的控制律uAITSMCk|k=2,…,n
S5:每个逆变器的控制律作为SPWM调制策略的调制信号,得到每个逆变器的开关控制信号。
进一步地,所述并联逆变器系统整体的动态模型为:
Figure BDA0002987477350000031
其中,L1和C1是主逆变器中滤波器的滤波电感和电容值;
Figure BDA0002987477350000032
表示每个模块中滤波电容值的总和;vo和io分别表示并联逆变器系统的输出电压,iL1和iC1分别是主逆变器滤波电感和电容上的电流,
Figure BDA0002987477350000033
和iLk|k=2,…,n是第k个逆变器中的电感和电容电流;主逆变器增益表示为
Figure BDA0002987477350000034
其中Vdc1是主逆变器端子的直流母线电压,
Figure BDA0002987477350000035
为三角波调制信号的幅值,
Figure BDA0002987477350000036
是第k(k=2,···,n)个逆变器中对应值;
Figure BDA0002987477350000037
φ=ild/C,其中电流源ild用来模拟由负荷变化或不可预知的不确定性引起的外部扰动。
进一步地,所述S1中系统的数学模型考虑系统不确定性可以分成额定部分和不确定部分,所述考虑系统不确定性的并联逆变器系统的数学模型可表示为:
Figure BDA0002987477350000038
其中,x=[vo,iL2,···,iLn]T∈Rn×1;u=[vcon1,vcon2,···,vconn]T∈Rn×1;z=[z1,0··0]T∈Rn×1
Figure BDA0002987477350000039
系统模型系数矩阵Ap=diag(ap1,ap2,···,apn)∈Rn×n,Ap的额定值为Apn=diag(apn1,apn2,···,apnn)∈Rn×n,其中ap1=-1/(L1C),ap2=-1/(L2C),apn=-1/(LnC),不确定部分为ΔAp=diag(Δap1,Δap2,···,Δapn)∈Rn×n;系统模型系数矩阵Bp=diag(bp1,bp2,···,bpn)∈Rn×n,其中bp1=-KPWM1/(L1C),bp2=-KPWM2/(L2C)及bpn=-KPWMn/(LnC),Bp的额定值为Bpn=diag(bpn1,bpn2,···,bpnn)∈Rn×n,不确定部分为ΔBp=diag(Δbp1,Δbp2,···,Δbpn)∈Rn×n;系统模型系数矩阵Cp=diag(cp,0)∈Rn×n,其中cp=1/C,Cp的额定值为Cpn=diag(cpn,0)∈Rn×n,不确定部分为ΔCpn=diag(Δcpn,0)∈Rn×n;apn1,bpn1,apn2,bpn2,apnn,bpnn及cpn分别表示ap1,bp1,ap2,bp2,apn,bpn及cp的额定值,Δap1,Δbp1,Δap2,Δbp2,Δapn,Δbpn及Δcp表示额定值与实际值的差值;
则并联逆变器系统的不确定性向量为:
Figure BDA0002987477350000041
所述不确定性向量的边界值‖ψ||1<ρs,其中‖·‖1表示向量的1-范数,ρs是一个给定的正常数。
进一步地,所述S2中积分型全域滑模面向量为:
Figure BDA0002987477350000042
其中,
Figure BDA0002987477350000043
kv1,kv2及kik为待设计的正常数;e0为e(t)的初始值;s(0)=0∈Rn×1;J=diag(Jv,Ji)∈R(n+1)×(n+1)
Figure BDA0002987477350000044
及Ji=diag(ki2,…,kin)∈R(n-1)×(n-1)
Figure BDA0002987477350000045
进一步地,所述S2中设计积分型全域滑模控制的基本控制律向量ub为:
Figure BDA0002987477350000046
进一步地,所述S3中积分型全域滑模控制的自适应基本控制律向量uca为:
Figure BDA0002987477350000047
Figure BDA0002987477350000048
其中,sgn(·)为符号函数,Ks=diag(ks1,ks2,···,ksn)∈Rn×n
Figure BDA0002987477350000049
与系统不确定性有关的估计值;λ为待设计的自适应律。
进一步地,所述S4中积分型全域滑模控制的自适应约束控制律向量uAITSMC为:
uAITSMC=ub+uca
其中,uAITSMC=[uAITSMC1,uAITSMC2,…,uAITSMCn]T∈Rn×1
进一步地,所述S3中并联逆变器系统不确定性包括系统中的非线性、内部参数、外部扰动及系统结构变化。
有益效果:
(1)本发明将并联的所有逆变器看作一个整体,建立包含1个主逆变器带n-1个从逆变器的并联逆变器系统完整的动态模型,以保证整个并联逆变器系统的稳定性。
(2)本发明考虑并联逆变器系统中存在的非线性、内部参数、外部扰动及系统结构变化的不确定性问题,设计积分型全域滑模面向量,提高暂态性能的同时消除到达阶段,从而保证系统具有全域鲁棒性。
(3)本发明设计自适应观测器构成自适应积分型全域滑模控制结构以克服积分型全域滑模控制对系统详细动态信息及系统不确定性边界值的依赖,并减小并联逆变器系统的抖震现象,有效提高并联逆变器系统对系统参数不确定性及结构不确定性的全局鲁棒性,保证并联逆变器系统在不确定性存在的情况下也能够输出高质量的终端电压,保证逆变器之间高精度的电流分配。
附图说明
图1为主从均流策略下的孤岛微网并联逆变器系统结构图;
图2为自适应积分型全域滑模控制(AITSMC)系统的方框图;
图3为PI控制下并联逆变器系统负载由1kW卸载至500W时输出电压及各变流器的滤波电感电流波形;
图4为本发明设计的自适应积分型全域滑模控制(AITSMC)控制下并联逆变器系统负载由1kW卸载至500W时输出电压及各变流器的滤波电感电流波形;
图5为PI控制下从逆变器并入主逆变器时输出电压及各变流器的滤波电感电流波形;
图6为本发明设计的自适应积分型全域滑模控制(AITSMC)控制下从逆变器并入主逆变器时输出电压及各变流器的滤波电感电流波形;
图7为PI控制下并联逆变器系统电流分配比例由1:1变换到1:2时输出电压及各变流器的滤波电感电流波形;
图8为本发明设计的自适应积分型全域滑模控制(AITSMC)控制下并联逆变器系统电流分配比例由1:1变换到1:2时输出电压及各变流器的滤波电感电流波形。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明公开了一种孤岛微网中并联逆变器系统鲁棒控制方法,参照图1所示的孤岛微网并联逆变器包含n个PWM逆变器。并联逆变器系统包含1个主逆变器和n-1个从逆变器。其中主逆变器包含一个有四个电力开关管(TA1+,TA1-,TB1+,TB1-)构成的逆变桥和一个LC低通滤波器,L1为滤波电感,C1为滤波电容。n-1个从逆变器具有和主逆变器相同的结构,所有的逆变器并联到一个公共连接点(PCC)为负载(Zl)供电。Vdc1,vAB1
Figure BDA0002987477350000061
Figure BDA0002987477350000062
分别为主逆变器直流母线、逆变器、滤波电感及滤波电容上的电压;Vdck,vABk
Figure BDA0002987477350000063
Figure BDA0002987477350000064
为从逆变器中对应电量,下标k(k=2,···,n)表示第k个逆变器。iL1
Figure BDA0002987477350000065
分别为主逆变器滤波电感和电容上的电流;iCk|k=2,…,n和iLk|k=2,…,n为对应的第k个逆变器的滤波电感和电容上的电流。io和vo表示并联逆变器系统的输出电流和电压。用一个电流源(ild)来模拟系统外部负载变化或不可预测不确定性。
参照图2,本实施例提供的自适应积分型全域滑模控制(AITSMC)系统包括积分型全域滑模面向量,基本控制律向量及自适应约束控制律三部分。霍尔电压传感器检测输出电压信号与电压给定性信号相减得到电压跟踪误差信号,每个从逆变的电流给定信号设定为
Figure BDA0002987477350000066
其中0<pk≤1表示考虑并联的每个逆变器的额定容量的电流比例系数,霍尔电流传感器检测每个从逆变器的滤波电感电流并与电流给定信号相减得到电流误差信号。自适应积分型全域滑模控制(AITSMC)系统在微控制器TMS320F28335系列的DSP上执行,通过PWM模块输出每个逆变器的开关管的控制信号,即使在系统不确定存在的情况下也能实现高精度电压跟踪控制及电流均分(按比例均分)控制,提高并联逆变器系统的鲁棒性。本实施例提供一种孤岛微网中并联逆变器系统鲁棒控制方法,该方法包括如下步骤:
步骤1:选择并联逆变器系统公共耦合点(PCC)的输出电压vo及每个从逆变器的电感电流iLk|k=2,…,n作为系统状态,构建孤岛运行微网中整个并联逆变器系统的数学模型。
步骤1.1:构建并联逆变器系统整体的数学模型:
为了保证并联逆变器系统的稳定性,计及从逆变器模块对主逆变器模块的影响,将并联的所有逆变器看作一个整体,建立包含1个主逆变器,n-1个从逆变器的并联逆变器系统完整的动态模型;
Figure BDA0002987477350000071
其中,L1和C1是主逆变器中滤波器的滤波电感和电容值;
Figure BDA0002987477350000072
表示每个模块中滤波电容值的总和;vo和io分别表示并联逆变器系统的输出电压,iL1和iC1分别是主逆变器滤波电感和电容上的电流,
Figure BDA0002987477350000073
和iLk|k=2,…,n是第k个逆变器中的电感和电容电流;主逆变器增益表示为
Figure BDA0002987477350000074
其中Vdc1是主逆变器端子的直流母线电压,
Figure BDA0002987477350000075
为三角波调制信号的幅值,
Figure BDA0002987477350000076
是第k(k=2,···,n)个逆变器中对应值;
Figure BDA0002987477350000077
φ=ild/C,其中电流源ild用来模拟由负荷变化或不可预知的不确定性引起的外部扰动。
步骤1.2:构建考虑系统不确定性的并联逆变器系统整体的数学模型:
系统数学模型考虑系统不确定性可以分成额定部分和不确定部分,并联逆变器系统数学模型可表示为:
Figure BDA0002987477350000078
其中,x=[vo,iL2,···,iLn]T∈Rn×1;u=[vcon1,vcon2,···,vconn]T∈Rn×1;z=[z1,0··0]T∈Rn×1
Figure BDA0002987477350000079
系统模型系数矩阵Ap=diag(ap1,ap2,···,apn)∈Rn×n,Ap的额定值为Apn=diag(apn1,apn2,···,apnn)∈Rn×n,其中ap1=-1/(L1C),ap2=-1/(L2C),apn=-1/(LnC),不确定部分为ΔAp=diag(Δap1,Δap2,···,Δapn)∈Rn×n;系统模型系数矩阵Bp=diag(bp1,bp2,···,bpn)∈Rn×n,其中bp1=-KPWM1/(L1C),bp2=-KPWM2/(L2C)及bpn=-KPWMn/(LnC),Bp的额定值为Bpn=diag(bpn1,bpn2,···,bpnn)∈Rn×n,不确定部分为ΔBp=diag(Δbp1,Δbp2,···,Δbpn)∈Rn×n;系统模型系数矩阵Cp=diag(cp,0)∈Rn×n,其中cp=1/C,Cp的额定值为Cpn=diag(cpn,0)∈Rn×n,不确定部分为ΔCpn=diag(Δcpn,0)∈Rn×n;apn1,bpn1,apn2,bpn2,apnn,bpnn及cpn分别表示ap1,bp1,ap2,bp2,apn,bpn及cp的额定值,Δap1,Δbp1,Δap2,Δbp2,Δapn,Δbpn及Δcp表示额定值与实际值的差值。
定义并联逆变器系统的不确定性向量
Figure BDA0002987477350000081
所述不确定性向量的边界值‖ψ||1<ρs,其中||·||1表示向量的1-范数,ρs是一个给定的正常数。
步骤2:设计孤岛运行微网中并联逆变器系统的自适应积分型全域滑模控制器:
步骤2.1:设计积分型全域滑模面向量:
为了实现并联逆变器输出电压跟踪控制及并联逆变间的电流均分(按比例均分)控制,定义输出电压误差信号
Figure BDA0002987477350000082
从逆变器的电流误差信号
Figure BDA0002987477350000083
在此基础上构建积分型全域滑模面:
Figure BDA0002987477350000084
其中,
Figure BDA0002987477350000085
kv1,kv2及kik为待设计的正常数;e0为e(t)的初始值;s(0)=0∈Rn×1;J=diag(Jv,Ji)∈R(n+1)×(n+1)
Figure BDA0002987477350000086
及Ji=diag(ki2,…,kin)∈R(n-1)×(n-1)
Figure BDA0002987477350000087
步骤2.2:设计并联逆变器系统的额定数学模型下的基本控制律向量ub
对滑模面向量求导,并将公式(1)所示的并联逆变器系统的额定数学模型带入,可得
Figure BDA0002987477350000088
步骤2.3:考虑系统的不确定性,设计并联逆变器系统的自适应约束控制律向量uca
Figure BDA0002987477350000089
Figure BDA00029874773500000810
其中,sgn(·)为符号函数,Ks=diag(ks1,ks2,···,ksn)∈Rn×n
Figure BDA00029874773500000811
与系统不确定性有关的估计值;λ为待设计的自适应律。
本发明所设计积分型全域滑模控制的自适应控制律向量uAITSMC为uAITSMC=ub+uca,其中uATISMC=[uAITSMC1,uAITSMC2,…,uAITSMCn]T∈Rn×1
如果公式(2)所示的并联逆变器系统由控制律uAITSMC控制,则即使在系统存在不确定性的情况下,也能实现电压跟踪和电流分配的目标,保证系统的稳定性。
定义估算误差
Figure BDA0002987477350000091
选择李雅普诺夫函数
Figure BDA0002987477350000092
并对其求导:
Figure BDA0002987477350000093
只要ρ>||ψ||1条件满足,则
Figure BDA0002987477350000094
由公式(8)可以看出AITSMC系统的李雅普诺夫函数VAITSMC>0,且其导数
Figure BDA0002987477350000095
Figure BDA0002987477350000096
成立,这意味着s(t)和
Figure BDA0002987477350000097
是有界函数。
定义函数
Figure BDA0002987477350000098
并对其积分:
Figure BDA0002987477350000099
由于VAITSMC(s(0))是一个有界函数,且VAITSMC(s(t))是一个非增且有界的函数,由此可以得到
Figure BDA00029874773500000910
Figure BDA00029874773500000911
也是有界的,所以根据Barbalat’s定理可以得到
Figure BDA00029874773500000912
这意味着随着t→∞积分型滑模面s和
Figure BDA00029874773500000913
将收敛到零。由此可以保证并联逆变器系统在自适应积分型滑模控制律下的稳定性。
对本发明实施例提供的方法的效果在两个并联逆变器器单元(一个主逆变器带一个从逆变器)的并联逆变器系统中进行测试分析:
图3、图4为并联逆变器系统负载由1kW卸载至500W时,本发明所提出一种孤岛微网中并联逆变器系统鲁棒控制方法与PI控制方法下,系统输出电压及各变流器的滤波电感电流波形对比,对比仿真实验结果可得:本发明所提出的控制方法在稳态时可以消除PI控制的稳态误差,输出电压的总谐波畸变率(THD)值提高81.2%,电流分配精度上正规化均方误差(NMSE)值提高97.8%;本发明所提出的控制方法在加载情况过渡过程少,超调小且消除暂态调节过程的抖震。
图5、图6为从逆变器并入主逆变器时,本发明所提出一种孤岛微网中并联逆变器系统鲁棒控制方法与PI控制方法下,系统输出电压及各变流器的滤波电感电流波形对比,对比仿真实验结果可得:本发明所提出的控制方法在从逆变器接入时对并联逆变器系统输出电压的影响减小,且电流分配调节过程减小,相比PI控制方法鲁棒性明显提高。
图7、图8为并联逆变器系统的电流分配比例由1:1变换到1:2时,本发明所提出一种孤岛微网中并联逆变器系统鲁棒控制方法与PI控制方法下,系统输出电压及各变流器的滤波电感电流波形对比,对比仿真实验结果可得:本发明所提出的控制方法可以在线改变电流分配比例的同时也能保证并联逆变器高质量的输出电压。
本发明实施例提供的一种孤岛微网中并联逆变器系统鲁棒控制方法,构建整个并联逆变器系统的数学模型;设计积分型全域滑模面,结合并联逆变器系统的额定数学模型获取基本控制律向量ub;设计自适应控制率估计并联逆变器系统中存在的非线性、内部参数、外部扰动及系统结构变化等不确定性的边界值,设计自适应约束控制律向量uca;基本控制律向量ub和自适应约束控制律向量uca共同构成自适应积分型全域滑模控制律向量uAITSMC,所述设计的自适应积分型全域滑模控制律向量uAITSMC包括并联逆变器系统中主逆变器的控制律uAITSMC1及n-1个从逆变器的控制律uAITSMCk|k=2,…,n;每个逆变器的控制律作为SPWM调制策略的调制信号,得到每个逆变器的开关控制信号。本发明实施例提供的方案有效提高了并联逆变器系统在不确定性存在情况下的鲁棒性。
上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种孤岛微网中并联逆变器系统鲁棒控制方法,其特征在于,所述方法基于并联逆变器系统,所述并联逆变器系统包括1个主逆变器,n-1个从逆变器,其均并联连接,包括如下步骤:
S1:将所有逆变器看作一个整体,建立其整体的动态模型,选择并联逆变器系统公共耦合点(PCC)的输出电压vo及每个从逆变器的电感电流iLk|k=2,…,n作为系统状态,构建考虑系统不确定性的并联逆变器系统的数学模型;
S2:定义电压跟踪误差ev及其导数
Figure FDA0002987477340000012
每个逆变器的电流均分误差eik|k=2,…,n,在此基础上定义积分型全域滑模面向量,结合并联逆变器系统的额定数学模型获取基本控制律向量ub
S3:设计自适应控制率估计并联逆变器系统中存在的不确定性问题的边界值,基于李雅普诺夫稳定性定理和投影定理设计自适应约束控制律向量uca
S4:基本控制律向量ub和自适应约束控制律向量uca共同构成自适应积分型全域滑模控制律向量uAITSMC,所述自适应积分型全域滑模控制律向量uAITSMC包括并联逆变器系统中主逆变器的控制律uAITSMC1及n-1个从逆变器的控制律uAITSMCk|k=2,…,n
S5:每个逆变器的控制律作为SPWM调制策略的调制信号,得到每个逆变器的开关控制信号。
2.根据权利要求1所述的孤岛微网中并联逆变器系统鲁棒控制方法,其特征在于,所述并联逆变器系统整体的动态模型为:
Figure FDA0002987477340000011
其中,L1和C1是主逆变器中滤波器的滤波电感和电容值;
Figure FDA0002987477340000021
表示每个模块中滤波电容值的总和;vo和io分别表示并联逆变器系统的输出电压,iL1和iC1分别是主逆变器滤波电感和电容上的电流,
Figure FDA0002987477340000029
和iLk|k=2,…,n是第k个逆变器中的电感和电容电流;主逆变器增益表示为
Figure FDA0002987477340000022
其中Vdc1是主逆变器端子的直流母线电压,
Figure FDA0002987477340000023
为三角波调制信号的幅值,
Figure FDA0002987477340000024
是第k(k=2,···,n)个逆变器中对应值;
Figure FDA0002987477340000025
φ=ild/C,其中电流源ild用来模拟由负荷变化或不可预知的不确定性引起的外部扰动。
3.根据权利要求2所述的孤岛微网中并联逆变器系统鲁棒控制方法,其特征在于,所述S1中系统的数学模型考虑系统不确定性可以分成额定部分和不确定部分,所述考虑系统不确定性的并联逆变器系统的数学模型可表示为:
Figure FDA0002987477340000026
其中,x=[vo,iL2,···,iLn]T∈Rn×1;u=[vcon1,vcon2,···,vconn]T∈Rn×1;z=[z1,0··0]T∈Rn×1
Figure FDA0002987477340000027
系统模型系数矩阵Ap=diag(ap1,ap2,···,apn)∈Rn×n,Ap的额定值为Apn=diag(apn1,apn2,···,apnn)∈Rn×n,其中ap1=-1/(L1C),ap2=-1/(L2C),apn=-1/(LnC),不确定部分为ΔAp=diag(Δap1,Δap2,···,Δapn)∈Rn×n;系统模型系数矩阵Bp=diag(bp1,bp2,···,bpn)∈Rn×n,其中bp1=-KPWM1/(L1C),bp2=-KPWM2/(L2C)及bpn=-KPWMn/(LnC),Bp的额定值为Bpn=diag(bpn1,bpn2,···,bpnn)∈Rn×n,不确定部分为ΔBp=diag(Δbp1,Δbp2,···,Δbpn)∈Rn×n;系统模型系数矩阵Cp=diag(cp,0)∈Rn×n,其中cp=1/C,Cp的额定值为Cpn=diag(cpn,0)∈Rn×n,不确定部分为ΔCpn=diag(Δcpn,0)∈Rn×n;apn1,bpn1,apn2,bpn2,apnn,bpnn及cpn分别表示ap1,bp1,ap2,bp2,apn,bpn及cp的额定值,Δap1,Δbp1,Δap2,Δbp2,Δapn,Δbpn及Δcp表示额定值与实际值的差值;
则并联逆变器系统的不确定性向量为:
Figure FDA0002987477340000028
所述不确定性向量的边界值||ψ||1<ρs,其中||·||1表示向量的1-范数,ρs是一个给定的正常数。
4.根据权利要求1所述的孤岛微网中并联逆变器系统鲁棒控制方法,其特征在于,所述S2中积分型全域滑模面向量为:
Figure FDA0002987477340000031
其中,
Figure FDA0002987477340000032
kv1,kv2及kik为待设计的正常数;e0为e(t)的初始值;s(0)=0∈Rn×1;J=diag(Jv,Ji)∈R(n+1)×(n+1)
Figure FDA0002987477340000033
及Ji=diag(ki2,…,kin)∈R(n-1)×(n-1)
Figure FDA0002987477340000034
5.根据权利要求4所述的孤岛微网中并联逆变器系统鲁棒控制方法,其特征在于,所述S2中设计积分型全域滑模控制的基本控制律向量ub为:
Figure FDA0002987477340000035
6.根据权利要求1所述的孤岛微网中并联逆变器系统鲁棒控制方法,其特征在于,所述S3中积分型全域滑模控制的自适应基本控制律向量uca为:
Figure FDA0002987477340000036
Figure FDA0002987477340000037
其中,sgn(·)为符号函数,Ks=diag(ks1,ks2,···,ksn)∈Rn×n
Figure FDA0002987477340000038
与系统不确定性有关的估计值;λ为待设计的自适应律。
7.根据权利要求1所述的孤岛微网中并联逆变器系统鲁棒控制方法,其特征在于,所述S4中积分型全域滑模控制的自适应约束控制律向量uAITSMC为:
uAITSMC=ub+uca
其中,uAITSMC=[uAITSMC1,uAITSMC2,…,uAITSMCn]T∈Rn×1
8.根据权利要求1至7任一所述的孤岛微网中并联逆变器系统鲁棒控制方法,其特征在于,所述S3中并联逆变器系统不确定性包括系统中的非线性、内部参数、外部扰动及系统结构变化。
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