[发明专利]用于分布式光储并网系统的非线性微分平滑前馈控制方法

说明书

本发明涉及一种用于分布式光储并网系统的非线性微分平滑前馈控制方法，包括：储能单元控制步骤，将储能单元中双向DC‑DC变换器的输入功率指令，分别通过第一非线性微分平滑前馈控制器和第一微分平滑反馈控制器，根据输出的结果得到储能单元中双向DC‑DC变换器的占空比；三相DC‑AC并网变流器控制步骤，将三相DC‑AC并网变流器中DC‑AC并网变流器的参考平滑输出，分别通过第二非线性微分平滑前馈控制器和第二微分平滑反馈控制器，根据输出的结果得到三相DC‑AC并网变流器中DC‑AC并网变流器的并网电压。与现有技术相比，本发明具有控制性能优、稳定域宽以及鲁棒性能好等优点。

技术领域

本发明涉及分布式光储并网系统控制领域，尤其是涉及一种用于分布式光储并网系统的非线性微分平滑前馈控制方法。

背景技术

分布式光伏发电具有间歇性、随机性、非线性特点，利用储能蓄电池技术，平滑光伏输出功率波动，是目前实现高渗透率分布式光伏并网稳定运行的有效手段之一。但实际应用中，储能蓄电池受化学材料反应约束，影响其响应速度，难以满足光伏输出频繁波动时的动态性能需求，因此，亟需设计简单实用的光储协调控制策略，进一步提升储能蓄电池快速响应性能，实现分布式光储并网系统的推广应用。

典型的分布式光储并网系统中，光伏单元Boost升压变换器通常采用最大功率跟踪方法，实现可再生能源的最大化利用；储能蓄电池双向DC-DC变换器和并网DC-AC变流器通常采用PI控制、矢量控制、极点配置等方法，实现光储协调控制。但无论储能蓄电池本身，还是DC-DC变换器、DC-AC变流器都为典型的强非线性对象，传统控制方法具有依赖于模型参数的不足，当光伏输出出现大幅度快速波动或系统参数发生摄动时，会带来控制系统性能变差、稳定性和鲁棒性无法保证的问题。与传统方法不同，非线性控制方法从能量稳定角度出发，针对分布式电源输出功率宽范围波动、变流器控制存在外部直流电源干扰和内部参数摄动的应用场合，设计全系统渐进稳定的控制律，同时能够确保动态响应特性，因此在分布式光储并网控制策略的研究中受到越来越多的关注。

反馈线性化、滑模变结构控制、无源性控制、模型预测控制等非线性方法在光储协调并网控制的应用研究已有所进展，但因计算复杂，这些非线性控制方法在实际工程中的应用推广受到了局限。非线性微分平滑控制方法因具有结构简单、稳定域宽、鲁棒性强的特点，近年来在变流器稳定控制方面取得了突破性进展。现有非线性微分平滑控制方法采用前馈控制，与PI反馈控制结合设计控制器，可有效拓展系统稳定域，但PI反馈控制器无法实现响应快速性好且超调量小，该方法在工程应用中难以满足并网动态性能和高电能质量需求。现有非线性微分平滑控制方法也有从反馈控制角度设计控制器，实现系统稳定控制，但存在光伏输出大幅度快速波动时储能蓄电池响应速度难以满足并网动态性能需求的问题。如何提升储能蓄电池响应速度，在简单实用的前提下，设计动、静态性能更优的全局稳定控制器，是非线性微分平滑方法实现在分布式光储并网系统工程应用的关键所在。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种用于分布式光储并网系统的非线性微分平滑前馈控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于分布式光储并网系统的非线性微分平滑前馈控制方法，所述分布式光储并网系统包括通过四相交错升压变换器构成的光伏单元、通过四相交错双向DC-DC变换器构成的储能单元和三相DC-AC并网变流器，所述光伏单元和储能单元均通过直流母线与三相DC-AC并网变流器连接，所述方法包括：

储能单元控制步骤，将储能单元中双向DC-DC变换器的输入功率指令，分别通过第一非线性微分平滑前馈控制器和第一微分平滑反馈控制器，根据输出的结果得到储能单元中双向DC-DC变换器的占空比；

三相DC-AC并网变流器控制步骤，将三相DC-AC并网变流器中DC-AC并网变流器的参考平滑输出，分别通过第二非线性微分平滑前馈控制器和第二微分平滑反馈控制器，根据输出的结果得到三相DC-AC并网变流器中DC-AC并网变流器的并网电压。