[发明专利]一种基于自抗扰控制技术的直流微电网分布式下垂控制方法

权利要求书

1.一种基于自抗扰控制技术的直流微电网分布式下垂控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：搭建孤岛运行的直流微电网模型，包括分布式电源、直流负荷以及各电力电子接口装置；

S2：采样分布式电源的输出电压值与母线电压值，作为电压外环的输入信号；采样所有分布式电源的输出电流值，计算微网内的平均电流信息，作为电流内环的输入信号；

所述步骤S2中，电压偏差为(U^*-U_com(t))，母线电压补偿修正量表示为：

式中U_com(t)为直流母线电压，Δu_i(t)为母线电压补偿修正量；

即通过电压修正，在一个有限的时间T内，补偿输出电压的跌落，即

lim_t→∞||U^*-U_com(t)||＝0 (2)

电流修正量表示为：

式中ε为增益参数，为通信权重，表示该分布式电源能够接收到直流母线电压信息，σ(t)为狄拉克函数；

S3：电压外环和电流内环均采用自抗扰控制器，获取用于调整母线电压的补偿修正量和调节电流精度偏差的电流修正量；

S4：利用所述的母线电压补偿修正量和电流修正量设计分布式二次控制方法；

S5：根据输入电压参考值采用基于电压电流双环自抗扰的下垂控制，生成控制DC/DC变流器的PWM信号。

2.如权利要求1所述的一种基于自抗扰控制技术的直流微电网分布式下垂控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述直流微电网包括以下部分：

S1-1.分布式电源：实现低碳发电，在孤岛模式下，通过变换器接入直流母线；

S1-2.直流负荷：多种类型的可控负荷以及与微网实现能量双向流动的电动汽车；

S1-3.电力电子接口装置：单向DC/DC变换器，将分布式电源发出的电能进行电能变换接入直流母线。

3.如权利要求1或2所述的一种基于自抗扰控制技术的直流微电网分布式下垂控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，

S3-1.考虑到电流控制的微源能够被视为输入和总扰动的组合，由公式表示为：

其中y、u分别为输出和输入，ω为扰动，b为补偿增益系数，典型自抗扰控制器由跟踪微分器TD、扩张状态观测器ESO和非线性状态误差反馈控制律组成；

S3-2.跟踪微分器：根据参考输入V以及受控对象的特性确定过渡过程，得到理想的输入信号，TD表示为：

式中V表示输入信号；h表示积分步长；fhan(V₁，V₂，r，h)表示非线性函数；

S3-3.扩张状态观测器：将总扰动扩张成系统的一个新状态变量，然后利用系统的输入、输出，重构出包含系统原有状态变量与扰动的所有状态，它并不依赖生成扰动的模型，也不需要直接测量就能对扰动进行观测，得到估计值，并在反馈中对其进行补偿，ESO表示为：

式中fal(e，α，δ)表示非线性函数；u表示扰动补偿控制量；b为补偿增益系数；z₁、z₂表示信号y的状态估计量；z₃表示总干扰估计信号；

S3-4.非线性状态误差反馈控制律：NLSEF基于TD和安排过渡过程手段，可以跟踪产生过渡过程的误差信号，NLSEF为TD的输出和ESO产生的状态变量估计之间的误差的非线性组合，NLSEF表示为：

S3-5.控制量生成：由于通过ESO，原对象中扩张出的代表扰动状态变量x₃被状态变量ESO的z₃跟踪，通过削减x₃，即z₃，将原对象简化成一个双重积分器串联单位增益的控制问题，进而得出控制量表达式如下：

S3-6.线性化：针对被控对象式为构造状态空间模型为：

其中：C＝[1 0 0]；D＝[0]，

对应的连续线性扩张状态观测器LESO为：

其中z为观测器的状态向量，L为观测器误差反馈增益矩阵，经过参数化，L可设计为L＝[3ω₀ 3ω₀² ω₀³]，ω₀为观测器带宽，观测器增益矩阵与观测器的带宽唯一相关，使得连续LESO的设计变得简单；

S3-7.电压电流双环均采用线性自抗扰控制结构，取代传统的PI控制结构，电压外环以分布式电源输出电压与母线电压的参考值的差值(U^*-U_com)和逆变器输出电压U_dci作为两个输入信号，获取用于调整母线电压的补偿修正量，电流内环以电流外环输出信号和逆变器输出电流I_dci作为两个输入信号，根据电流精度偏差生成电流修正量进行调节。