[发明专利]一种基于全状态反馈的逆变器有源阻尼控制方法

权利要求书

1.一种基于全状态反馈的逆变器有源阻尼控制方法，其特征在于：

步骤一：在每个采样周期内对桥臂电流i₁、逆变器并网电流i₂和滤波电容电压u_c进行不对称规则采样；

步骤二：并网电流给定值和反馈值i₂相减，得到的电流误差值经过比例-谐振调节器，输出并网电流调节器的控制信号u_ctrl；

步骤三：将状态量桥臂电流i₁、滤波电容电压u_c和并网电流i₂分别和状态反馈系数k₁，k₂，k₃相乘，得到全状态反馈信号u_feed；

步骤四：将并网电流调节器的输出控制信号u_ctrl和全状态反馈信号u_feed相减，再加上公共耦合点电压的前馈信号u_PCC，作为逆变器的调制信号

步骤五：将逆变器调制信号与高频三角载波进行比较，产生PWM脉冲。

2.根据权利要求1所述的一种基于全状态反馈的逆变器有源阻尼控制方法，其特征在于，所述的步骤三中，状态反馈系数k₁，k₂，k₃的取值为：

对于LCL滤波器的状态空间模型∑₀

x·=Ax+buy=cx]]>

式中x——状态变量矩阵；

y——输出变量矩阵；

u——输入变量矩阵；

——状态变量导数矩阵；

A——状态矩阵；

b——输入矩阵；

c——输出矩阵。

通过状态反馈矩阵K，有

det[λI-(A-bK)]＝f^*(λ)

式中det——计算矩阵行列式；

λ——系统矩阵的特征值；

K——状态反馈矩阵；

I——单位矩阵；

A——状态矩阵；

b——输入矩阵；

f^*(λ)——系统期望矩阵的特征多项式；

f*(λ)=Πi=13(λ-λi*)=λ3+a1*λ2+a2*λ+a3*,]]>

式中f^*(λ)——系统期望矩阵的特征多项式；

λ——系统矩阵的特征值；

——系统期望矩阵的第i个特征值；

——系统期望矩阵的特征多项式二次项的系数；

——系统期望矩阵的特征多项式一次项的系数；

——系统期望矩阵的特征多项式常数项的系数；

Π——累乘运算符；

存在非奇异变换将∑₀变换为能控标准型

x‾·=PAPx‾+Pbu=A‾x‾+b‾uy=cP-1x‾=c‾x‾,]]>

式中——非奇异变换下的状态变量导数矩阵。

——非奇异变换下的状态变量矩阵；

P——非奇异变换矩阵；

A——状态矩阵；

b——输入矩阵；

u——输入变量矩阵；

y——输出变量矩阵；

c——输出矩阵；

P^-1——非奇异变换矩阵的转置；

——非奇异变换下的状态矩阵；

——非奇异变换下的输入矩阵；

——非奇异变换下的输出矩阵；

对应的闭环特征多项式为：

f(λ)=det[λI-(A‾-b‾K‾)]=λ3+(a1+k3‾)λ2+(a2+k2‾)λ+(a3+k1‾),]]>

式中——非奇异变换矩阵P作用下的反馈系数；

a₁，a₂，a₃——系统矩阵特征多项式的系数；

f(λ)——系统期望的特征多项式；

det——计算矩阵行列式；

λ——系统矩阵的特征值；

I——单位矩阵；

——非奇异变换下的状态反馈矩阵；

——非奇异变换下的状态矩阵；

——非奇异变换下的输入矩阵；

因此，非奇异变换下的状态反馈矩阵

K‾=a3*-a3a2*-a2a1*-a1,]]>

式中——非奇异变换下的状态反馈矩阵；

——系统期望矩阵的特征多项式二次项的系数；

——系统期望矩阵的特征多项式一次项的系数；

——系统期望矩阵的特征多项式常数项的系数；

a₁，a₂，a₃——系统矩阵特征多项式的系数；

由此，得到LCL滤波器模型∑₀的状态反馈矩阵K

K=K‾P]]>

式中K——状态反馈矩阵；

——非奇异变换下的状态反馈矩阵；

P——非奇异变换矩阵。