一种基于复变量的电压控制型三相逆变器主导动态消除控制方法

2025-09-22 13:40:07 599次浏览

本发明涉及分布式电源并网逆变器控制领域，特别是一种基于复变量的电压控制型三相逆变器主导动态消除控制方法。
背景技术：
：：1、近年来，太阳能、风能等可再生能源在我国的政策支持下飞速发展，用于促进可再生能源的使用和电气化交通未来发展的如电池一类的储能系统的数量也相应地不断增多，而三相逆变器通常作为新能源发电装置及储能系统与电网或微电网的接口设备，其在电力系统中的数量将会随着新能源发电大规模接入而不断增加。作为可持续能源系统中电能处理的核心设备，逆变器的电压控制策略就显得尤为重要。从电网的角度来看，我们期望逆变器在各种负载条件下都能够很好地抵抗负载扰动和快速跟踪参考值变化以配合上层控制，其次，我们期望逆变器能够输出总谐波畸变率较小的高质量电压，减少对电网的谐波污染以及对交流负载的损害。2、目前在逆变器控制中使用的控制器主要可分为线性控制器和非线性控制器两类。传统双闭环控制方案应用广泛，但在控制器数量增多时控制参数设计较为困难，且通常在连续域设计，使得零极点对消在离散域可能无法成立，最终导致控制器数字化实现时系统性能下降。技术实现思路1、本发明的目的是提供一种基于复变量的电压控制型三相逆变器主导动态消除控制方法，通过使用基于复变量的降阶状态空间模型实现三相逆变器的电压控制，消除系统的主导慢动态，使得逆变器系统对于负载扰动和参考值突变能够快速响应，简化了控制逻辑，减少了计算量。本发明采用的技术方案如下。2、一方面，本发明提供一种基于复变量的电压控制型三相逆变器主导动态消除控制方法，包括：3、获取带lc滤波器的三相逆变器的线路参数、负载电流扰动变量以及输出电压参考值；4、基于所获取的数据，构建三相逆变器在坐标系下基于复数状态空间的系统模型；5、基于所述系统模型，利用离散复变量谐振控制器消除信号跟踪控制的稳态误差，得到复变量谐振控制下的状态变量；6、获取考虑离散复变量谐振控制、控制延迟和系统状态反馈的增益，所确定的状态反馈控制率，基于所述状态反馈控制率确定的系统主导极点，以及根据所述状态反馈控制率和系统主导极点所设置的负载电流前馈增益和参考值前馈增益；7、根据系统状态变量、所述复变量谐振控制下的状态变量、控制延迟状态变量和状态反馈控制率，得到状态反馈数据；8、根据负载电流扰动变量和负载电流前馈增益、输出电压参考值和参考值前馈增益，以及状态反馈数据，确定三相逆变器的桥臂电压控制量。9、可选的，所述离散复变量谐振控制器为对应基频的离散复变量谐振控制器，或者为对应多种频率的离散复变量谐振控制器：在带线性负载时，仅需采用基频cvrc即可保证稳态输出电压的thd很小，同时使得逆变器系统具有近似零动态特性；在带非线性负载时，可以采用多重cvrc以有效降低输出电压thd，此时闭环极点会相应的增加，把对应基频cvrc动态模式的极点作为主导极点，配置零点与主导极点对消即可保证系统拥有较快的动态响应性能。10、可选的，所述线路参数包括：逆变电路中每相电感等效串联电阻，lc滤波器中的相电感l和相电容c，以及每相电感电流和电容电压；11、所述带lc滤波器的三相逆变器在坐标系下基于复数状态空间的系统模型表示为：12、；13、其中，状态变量<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mi>x</mi><mi>p</mi></msub><mi>=</mi><msup><mrow><mo>[</mo><mrow><msub><mi>i</mi><mi>l</mi></msub><mi></mi><msub><mi>u</mi><mi>c</mi></msub></mrow><mo>]</mo></mrow><mi>t</mi></msup><mi>=</mi><msup><mrow><mo>[</mo><mrow><msub><mi>i</mi><mrow><mi>l</mi><mi>α</mi></mrow></msub><mo>+</mo><mi>j</mi><msub><mi>i</mi><mrow><mi>l</mi><mi>β</mi></mrow></msub><mi></mi><msub><mi>u</mi><mrow><mi>c</mi><mi>α</mi></mrow></msub><mo>+</mo><mi>j</mi><msub><mi>u</mi><mrow><mi>c</mi><mi>β</mi></mrow></msub></mrow><mo>]</mo></mrow><mi>t</mi></msup></mstyle>，、和、分别为电感电流和电容电压在坐标系下的分量，表示复数，为的导数；14、表示控制输入的桥臂电压，表示负载电流扰动变量，表示系统输出；15、系统矩阵、、、分别表示为：16、<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>a</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>p</mi></mstyle></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mtable><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>−</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>r</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>/</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>l</mi></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>−</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>/</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>l</mi></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>/</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>c</mi></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>0</mn></mstyle></mtd></mtr></mtable></mstyle><mo>]</mo></mstyle></mstyle>，<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><msub><mi>b</mi><mi>p</mi></msub><mi>1</mi></msub><mi>=</mi><msup><mrow><mo>[</mo><mrow><mi>1</mi><mi>/</mi><mi>l</mi><mn>0</mn></mrow><mo>]</mo></mrow><mi>t</mi></msup></mstyle>，<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mi>b</mi><mi>p2</mi></msub><mi>=</mi><msup><mrow><mo>[</mo><mrow><mi>01</mi><mi>/</mi><mi>l</mi></mrow><mo>]</mo></mrow><mi>t</mi></msup></mstyle>，<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mi>c</mi><mi>p</mi></msub><mi>=</mi><mrow><mo>[</mo><mrow><mn>0</mn><mi>1</mi></mrow><mo>]</mo></mrow></mstyle>。17、可选的，方法还包括：根据所述基于复数状态空间的系统模型，考虑阻尼最差情况，忽略滤波器电感内阻，离散化系统，得到如下解析离散模型：18、；19、其中，离散化模型的系统矩阵、、分别表示为：20、<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>g</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>p</mi></mstyle></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>e</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msup><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>a</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mi>p</mi></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle></msub></mstyle></mrow></msup></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mtable><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>−</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mfrac><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle></msub></mstyle></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>l</mi></mstyle></mstyle></mfrac></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mfrac><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle></msub></mstyle></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>c</mi></mstyle></mstyle></mfrac></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mtd></mtr></mtable></mstyle><mo>]</mo></mstyle></mstyle>，<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>h</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>p</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mrow></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"><msubsup><mo>∫</mo><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>0</mn></mstyle></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle></msub></mstyle></mstyle></msubsup><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>e</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msup><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>a</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>p</mi></mstyle></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle></mrow></msup></mstyle></mstyle></mstyle></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>d</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>b</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>p</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mrow></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mtable><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mfrac><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle></msub></mstyle></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>l</mi></mstyle></mstyle></mfrac></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>0</mn></mstyle></mtd></mtr></mtable></mstyle><mo>]</mo></mstyle></mstyle>，<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>h</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>p</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>2</mn></mstyle></mrow></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"><msubsup><mo>∫</mo><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>0</mn></mstyle></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle></msub></mstyle></mstyle></msubsup><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>e</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msup><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>a</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>p</mi></mstyle></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle></mrow></msup></mstyle></mstyle></mstyle></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>d</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>b</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>p</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>2</mn></mstyle></mrow></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mtable><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>0</mn></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>−</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mfrac><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle></msub></mstyle></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>c</mi></mstyle></mstyle></mfrac></mstyle></mtd></mtr></mtable></mstyle><mo>]</mo></mstyle></mstyle>；21、表示采样周期，表示采样时刻。22、可选的，所述利用离散复变量谐振控制器消除信号跟踪控制的稳态误差，包括：23、令离散复变量谐振控制器的输入为稳态误差：，其中表示系统的参考电压输入，采用如下的复变量谐振控制器对基频或多种不同频率的谐波进行控制：24、，其中，表示复变量谐振控制器的状态变量，表示复变量谐振控制器的中心频率。对于基频cvrc来说，其中心频率与电压参考频率相同，其他次的cvrc中心频率根据谐波分布情况确定。25、可选的，方法还包括，基于所述解析离散模型，得到系统的离散域增广状态空间模型为：26、，27、其中，系统矩阵、、、、分别表示为：28、<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>g</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mtable><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>g</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>p</mi></mstyle></msub></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>h</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>p</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>1</mi></mstyle></mrow></msub></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>0</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>2</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>×</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>1</mi></mstyle></mrow></msub></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>⋯</mi></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>0</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>2</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>×</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>1</mi></mstyle></mrow></msub></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>0</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>1</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>×</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>2</mi></mstyle></mrow></msub></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>0</mn></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>0</mn></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>⋯</mi></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>0</mn></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>−</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>c</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>p</mi></mstyle></msub></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>0</mn></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>e</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msup><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>j</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>ω</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle></msub></mstyle></mrow></msup></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>⋯</mi></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>0</mn></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>⋮</mi></mstyle></mtd><mtd><mi>⋮</mi></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>⋮</mi></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>⋱</mi></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>⋮</mi></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>−</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>c</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>p</mi></mstyle></msub></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>0</mn></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>0</mn></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>⋯</mi></mstyle></mtd><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>e</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msup><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>j</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>ω</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>n</mi></mstyle></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle></msub></mstyle></mrow></msup></mstyle></mtd></mtr></mtable></mstyle><mo>]</mo></mstyle></mstyle>，<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>h</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mtable><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>0</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>2</mn></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>×</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mrow></msub></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>0</mn></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>⋮</mi></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>0</mn></mstyle></mtd></mtr></mtable></mstyle><mo>]</mo></mstyle></mstyle>，<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>h</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>2</mn></mstyle></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mtable><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>h</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>p</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>2</mn></mstyle></mrow></msub></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>0</mn></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>0</mn></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>⋮</mi></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>0</mn></mstyle></mtd></mtr></mtable></mstyle><mo>]</mo></mstyle></mstyle>，<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>r</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>r</mi></mstyle></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mtable><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>0</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>2</mn></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>×</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>1</mn></mstyle></mrow></msub></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>0</mn></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle></msub></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>⋮</mi></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle></msub></mstyle></mtd></mtr></mtable></mstyle><mo>]</mo></mstyle></mstyle>，<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>c</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mtable><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>c</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><munderover><mi/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>p</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle></munderover></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>0</mn></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>0</mn></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>⋮</mi></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>0</mn></mstyle></mtd></mtr></mtable></mstyle><mo>]</mo></mstyle></mstyle>。29、可选的，所述根据负载电流扰动变量和负载电流前馈增益、输出电压参考值和参考值前馈增益，以及状态反馈数据，确定三相逆变器的桥臂电压控制量，包括：30、根据负载电流扰动变量和负载电流前馈增益，得到负载电流前馈数据为；31、根据所述输出电压参考值和参考值前馈增益，得到电压参考前馈数据为；32、考虑负载电流前馈增益、参考值前馈增益、控制延迟增益、多重离散复变量谐振控制增益和系统状态反馈增益<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>[</mi><msub><msub><mi>k</mi><mi>p</mi></msub><mi>1</mi></msub><mi></mi><msub><msub><mi>k</mi><mi>p</mi></msub><mi>2</mi></msub><mi>]</mi></mstyle>，定义状态反馈控制率为<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>k</mi><mi>=</mi><mi>[</mi><msub><msub><mi>k</mi><mi>p</mi></msub><mi>1</mi></msub><mi></mi><msub><msub><mi>k</mi><mi>p</mi></msub><mi>2</mi></msub><mi></mi><msub><mi>k</mi><mi>η</mi></msub><mi></mi><msub><msub><mi>k</mi><mi>c</mi></msub><mi>1</mi></msub><mi>⋯</mi><msub><mi>k</mi><mi>cn</mi></msub><mi>]</mi></mstyle>，则所述三相逆变器的桥臂电压控制量为：33、。34、可选的，所述状态反馈控制率的确定方法包括：35、给定如下性能指标：36、<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>j</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>k</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>0</mi></mstyle></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>∞</mi></mstyle></mstyle></munderover><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>a</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msup><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>2</mi></mstyle></msup></mstyle></mstyle></mstyle></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>[</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>x</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>(</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>k</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>)</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msup><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>h</mi></mstyle></msup></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>q</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>x</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>(</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>k</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>)</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>+</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>v</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>(</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>k</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>)</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msup><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>h</mi></mstyle></msup></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>r</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>v</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>(</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>k</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>)</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>]</mi></mstyle></mstyle>；37、以性能指标最小，且闭环极点落在以z域复平面原点为圆心、半径为的圆内，为目标，求解如下离散黎卡提方程，得到对称正定矩阵：38、；39、则最优状态反馈控制律表示为：40、，41、其中，表示正定权矩阵，表示控制量的权重系数，，，上标h表示复共轭转置。上述状态反馈可保证上述性能指标j最小的同时使得闭环极点落在以原点为圆心、半径为的圆内，确保系统的动态性能。42、可选的，所述负载电流前馈增益和参考值前馈增益的设置方法包括：43、以作为延迟系数，引入作为控制延迟状态变量，将最优状态反馈控制律、负载电流前馈数据、电压参考前馈数据代入系统的离散域增广状态空间模型，得到系统闭环状态空间模型，表示为：44、；45、其中，；46、则系统输出表示为：；47、其中，为的伴随矩阵；为的行列式；48、当所述离散复变量谐振控制器采用对应基频的离散复变量谐振控制器，其控制增益为，则系统输出表示为：49、；50、其中，为从负载电流到输出电压的传递函数；为从参考电压到输出电压的传递函数；考虑控制延迟的负载电流前馈部分和电压参考值前馈部分的输出分别表示为：51、，52、<mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>z</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>r</mi></mstyle></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>(</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>z</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>)</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mfrac><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><munderover><mi/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mn>2</mn></mstyle></munderover></mstyle></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>l</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>c</mi></mstyle></mstyle></mfrac></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>[</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>(</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>z</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>−</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>e</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msup><mrow/><mrow><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>j</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>ω</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle></msub></mstyle></mrow></msup></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>)</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>k</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>r</mi></mstyle></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>−</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>t</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>s</mi></mstyle></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>k</mi></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><msub><mrow/><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>c</mi></mstyle></msub></mstyle><mstyledisplaystyle="true"mathcolor="#000000"><mi>]</mi></mstyle></mstyle>；53、则对于和分别有如下可配置的零点：54、，55、；56、对于根据确定的系统主导极点，通过设置和令，则对应的负载电流前馈增益、参考值前馈增益分别设置为：57、，58、。59、可选的，在设置负载电流前馈增益和参考值前馈增益时，若所述离散复变量谐振控制器采用对应多种谐振频率的多重离散复变量谐振控制器：60、通过线性二次型最优控制求得状态反馈增益矩阵后，把对应基频cvrc动态模式的极点作为主导极点pd，使零点与动态变化的主导极点对消，得到。61、有益效果62、本发明采用了基于复变量的降阶状态空间模型以简化控制设计，减少数字控制的计算量。同时，本发明将计算和调制等控制延迟作为状态变量整合至增广后的状态空间方程中，设计了包含分离的静态反馈和前馈项的逆变器控制结构，使用了多重复变量谐振控制器实现输出电压的无差控制和在带非线性负载时的低总谐波失真，并通过线性二次型最优控制方法快捷地确定状态反馈控制律，之后利用所设计的控制结构，基于零极对消原理解析地设置了前馈项复增益，以消除系统的主导慢动态，使得逆变器系统在带线性负载或非线性负载时对于负载扰动和参考值突变均能够快速响应，能够实现分布式电源并网逆变器系统的近似零动态特性。当前第1页12当前第1页12

文档序号 : 【 40164185 】

技术研发人员：全相军,李大乐,胡秦然,窦晓波,吴在军
技术所有人：东南大学

备注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
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全相军丨李大乐丨胡秦然丨窦晓波丨吴在军丨东南大学

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