[发明专利]一种用于LCL并网逆变阻尼控制的降维观测器

权利要求书

1.一种用于LCL并网逆变阻尼控制的降维观测器，其特征在于，该用于LCL并网逆变阻尼控制的降维观测器包括：用于LCL并网逆变阻尼控制的降维观测器包括：降维观测器的电压状态变量；降维观测器的电流状态变量；以电压、电流状态变量为变量的观测器的状态空间方程；用于表示电压、电流状态变量的观测误差反馈矩阵。

2.如权利要求1所述的用于LCL并网逆变阻尼控制的降维观测器，其特征在于，该用于LCL并网逆变阻尼控制的降维观测器的电压状态变量包括dq轴电容电压u_Cd与u_Cq，降维观测器的电流状态变量包括dq轴电网侧电流i_1d与i_1q以及dq轴变流器侧电流i_2d与i_2q为系统状态变量，而其中变流器侧电流i_2d与i_2q可由变流器侧电流传感器直接获得，实现了在dq轴上的状态观测器。

3.如权利要求2所述的用于LCL并网逆变阻尼控制的降维观测器，其特征在于，实现在dq轴上的状态观测器具体的方法为：

首先分析单相系统的情况；并网LCL滤波器的单相系统微分方程式可整理为：

并网LCL滤波器的输出方程式可整理为：

i₂＝[1 0 0][i₂ i₁ u_C]^T        (2)

由于rank{[1 0 0]}＝1，故需要重构的状态变量为[i₁ u_C]^T，即将原系统分解为两个子系统，分别为不需要重构的子系统与需要重构的子系统；其中不需要重构的子系统称为非重构子系统，为式(4)第一行；需要重构的子系统称为重构子系统；非重构子系统的表达式为：

[i·2]=[0][i2]+0-1/L2i1uC+01/L2u1u2---(3)]]>

其中，等号后第二项为重构子系统到非重构子系统的耦合矩阵，故定义该矩阵为重构子系统的输出，又由于为1阶，故表示为η如下所示：

η=0-1/L2i1uC=[i·2]-[0][i2]-01/L2u1u2---(4)]]>

则重构子系统的表达式为：

i·1u·C=01/L1-1/C0i1uC+-1/L1000u1u2+01/Ci2η=0-1/L2i1uC=i·2-1/L2u2---(5)]]>

重构子系统的特征多项式：

dets-1/L11/Cs=s2+1L1C---(6)]]>

极点实部为0在虚轴上，故需要将观测器的期望极点设计在左半平面，即具有负实部；期望观测器的极点为p₁＝-p_r+p_i·j、p₂＝-p_r-p_i·j，观测误差反馈矩阵为表示为：

h~=h~1h~2---(7)]]>

为了估计[i₁ u_C]^T，需要对重构子系统设计基本观测器如下：

i^·1u^·C={01/L1-1/C0-h~1h~20-1L2}i^1u^C+-1/L1000u1u2+01/Ci2+h~1h~2(i·2-1L2u2)---(8)]]>

将项移至等号左侧，并对式(11)作变换写作：

ddti^1-h~1i2u^C-h~2i2=01/L1+h~1/L2-1/Ch~2/L2(i^1-h~1i2)+h~1i2(u^C-h~2i2)+h~2i2+-1/L1000u1u2+01/Ci2-1L2h~1h~2u2---(9)]]>

至此，定义降维观测器的状态为：

O1=i^1-h~1i2O2=u^C-h~2i2---(10)]]>

将式(13)代入式(12)中，得到降维观测器的状态空间方程：

O·1O·2=01/L1+h~1/L2-1/Ch~2/L2O1O2+h~2(1/L1+h~1/L2)1/C-h~1/C+h~22/L2i2+-1/L1-h~1/L20-h~2/L2u1u2---(11)]]>

观测的状态变量表达式为：

i^1u^C=O1O2+h~1h~2i2---(12)]]>

由式(14)得到降维观测器的特征方程：

s2+h~2L2s+1C(1L1+h~1L2)=0---(13)]]>

那么配置观测误差反馈矩阵与降维观测器极点实部与虚部的关系有：

h~1=L2C(pr2+pi2)-L2/L1h~2=2L2pr---(14).]]>