基于Lyapunov狀態(tài)函數(shù)的單相并網(wǎng)逆變器控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及單相并網(wǎng)逆變器控制裝置領(lǐng)域，特別涉及一種基于Lyapunov(李亞普 諾夫）狀態(tài)函數(shù)的單相并網(wǎng)逆變器控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 如今，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，迫使人們?nèi)で缶G色能源，其中，應(yīng)用較為廣泛的是可 再生能源及新能源型儲能。這些新能源大多是通過逆變器接入電網(wǎng)，尤其是小功率分布式 接入，諸如光伏、蓄電池、超級電容等直流轉(zhuǎn)換成交流并入電網(wǎng)，因此，單相逆變器是分布式 并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心部件。隨著局部電網(wǎng)內(nèi)新能源的滲透率逐步加大，單相逆變器控制系 統(tǒng)的穩(wěn)定性、動態(tài)響應(yīng)速度及穩(wěn)態(tài)跟蹤能力對維持新能源并網(wǎng)后系統(tǒng)的正常運行顯得至關(guān) 重要。
[0003] 傳統(tǒng)單相逆變器控制有比例積分（PI)控制、比例諧振（PR)控制、重復(fù)控制以及滯 環(huán)控制等。PI控制作為經(jīng)典控制手段，應(yīng)用簡單且動態(tài)響應(yīng)快，但缺乏對各次諧波的抑制 能力，導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)跟蹤誤差大。PR控制針對不同頻次的諧波需要不同的控制器，控制結(jié)構(gòu)復(fù) 雜。滯環(huán)控制作為典型的非線性控制裝置，應(yīng)用簡單、穩(wěn)定性好，但開關(guān)頻率不確定，因此 對系統(tǒng)造成較大高次諧波干擾。重復(fù)控制只需一個控制器就能有效抑制各次諧波，并且系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，因此得到較多應(yīng)用，但重復(fù)控制的明顯缺點在于動態(tài)控制延遲時間長，動態(tài)響 應(yīng)慢。不少國內(nèi)外學(xué)者嘗試將重復(fù)控制進(jìn)行改進(jìn)，例如提出H和重復(fù)控制相結(jié)合控制裝 置，這提高了內(nèi)模環(huán)節(jié)的電流跟蹤能力，但仍不能提高系統(tǒng)瞬時響應(yīng)速率。還提出重復(fù)控制 與PI控制組合的控制裝置，此裝置取得了良好的電流動態(tài)性能，但PI控制削弱了重復(fù)控制 對各次諧波的抑制能力，且兩種控制之間存在耦合，當(dāng)電網(wǎng)擾動時將加重逆變器電流畸變。 現(xiàn)有裝置中有在極點配置方式下的狀態(tài)反饋中加入重復(fù)控制，有效抑制了閉環(huán)控制系統(tǒng)中 的指令信號周期延遲，但是極點狀態(tài)下狀態(tài)反饋控制變量復(fù)雜且對反饋參數(shù)準(zhǔn)確性要求較 尚。
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種提高逆變器控制系統(tǒng)動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精 度的控制裝置。通過構(gòu)建并網(wǎng)單相逆變器模型的Lyapunov狀態(tài)函數(shù)，確定控制系統(tǒng)穩(wěn)定運 行條件，從而保證控制穩(wěn)定收斂性。在電網(wǎng)受到負(fù)荷擾動情況下將Lyapunov穩(wěn)定控制與重 復(fù)控制相結(jié)合，以提高其動態(tài)響應(yīng)速度和穩(wěn)態(tài)跟蹤能力。
[0012] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0013] 一種基于Lyapunov狀態(tài)函數(shù)的單相并網(wǎng)逆變器控制裝置，包括以下模塊：
[0014] 參考電流采集模塊，用于采集逆變器輸出電流，即是本基于Lyapunov狀態(tài)函數(shù)的 單相并網(wǎng)逆變器控制裝置的參考電流IMf(s)，定義u為本裝置控制信號；
[0015] Lyapunov控制模塊，將采集到的參考電流Iref(s)經(jīng)過Lyapunov控制模塊產(chǎn)生電 壓信號％yap_vl，所述Lyapunov控制模塊的控制信號為
【主權(quán)項】
1. 一種基于Lyapunov狀態(tài)函數(shù)的單相并網(wǎng)逆變器控制裝置，其特征在于，包括以下模 塊： 參考電流采集模塊，用于采集逆變器輸出電流，即是本基于Lyapunov狀態(tài)函數(shù)的單相 并網(wǎng)逆變器控制裝置的參考電流IMf(s)，定義u為本裝置控制信號； Lyapunov控制模塊，將采集到的參考電流IMf (s)經(jīng)過Lyapunov控制模塊產(chǎn)生電壓信
號所述Lyapunov控制模塊的控制信號為 第一控制模塊，所述第一控制模塊的輸入信號為un，輸出信號為U12，第一控制模塊的 控制函數(shù)為Q (s) eTsT，輸入信號U11為參考電流I Mf(s)、控制信號u以及第一控制模塊自身 的輸出信號U12的總和； 第二控制模塊，所述第二控制模塊的輸入信號為U21，輸出信號為U22，第二控制模塊的 控制函數(shù)戈
，輸入信號U21為第一控制模塊的輸出信號u 12; 第三控制模塊，所述第三控制模塊的輸入信號為U31，輸出信號為U32，第三控制模塊的 控制函數(shù)戈
^輸入信號U31為參考電流I Mf(s)與控制信號u的總和； 第四控制模塊，所述第四控制模塊的輸入信號為U41，輸出信號為U42，第四控制模塊的 控制函數(shù)為
，輸入信號U41為第三控制模塊的輸出信號u 32與第二控 制模塊的輸出信號U22的總和，所述控制信號u為第四控制模塊的輸出信號u 42與Lyapunov 控制模塊的輸出信號Uliyapuntwl之和； L，C為單相并網(wǎng)逆變器中濾波器參數(shù)，Vs是電網(wǎng)電壓，i。為逆變器電流。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于Lyapunov狀態(tài)函數(shù)的單相并網(wǎng)逆變器控制裝置，其特征在 于，所述控制信號u還疊加有電網(wǎng)所受的擾動信號d。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于Lyapunov狀態(tài)函數(shù)的單相并網(wǎng)逆變器控制裝置，包括參考電流采集模塊，用于采集逆變器輸出電流；Lyapunov控制模塊，將采集到的參考電流Iref(s)經(jīng)過Lyapunov控制模塊產(chǎn)生電壓信號uLyapunov1；第一控制模塊，其控制函數(shù)為Q(s)e-sT；第二控制模塊，其控制函數(shù)為第三控制模塊，其控制函數(shù)為第四控制模塊，其控制函數(shù)為本發(fā)明采用了Lyapunov狀態(tài)函數(shù)，可彌補(bǔ)重復(fù)控制內(nèi)模閉環(huán)系統(tǒng)指令信號周期延遲，動態(tài)響應(yīng)速度慢的缺點，充分保證控制系統(tǒng)的動態(tài)性能。
【IPC分類】H02M7-5387
【公開號】CN104868773
【申請?zhí)枴緾N201510266690
【發(fā)明人】王金浩, 吳玉龍, 齊月文, 徐龍, 杜慧杰, 楊超穎, 李勝文, 李慧蓬, 張敏, 肖瑩, 唐震
【申請人】國網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月22日