[发明专利]一种基于干扰观测器前馈电流控制的直流电压偏差抑制策略

权利要求书

1.一种基于干扰观测器前馈电流控制的直流电压偏差抑制策略，建立直流配电网系统：典型的辐射式直流配电网系统由交流电网、直流母线、风力发电单元、光伏发电单元、直流负载、AC/DC换流器、DC/DC换流器、测量元件、滤波器和控制系统组成，交流电网经过滤波器后通过AC/DC换流器接到直流母线，换流器为定直流电压控制；风电机组过AC/DC换流器接到直流母线，光伏发电单元通过DC/DC换流器接到直流母线，换流器均为最大功率跟踪控制；储能单元通过双向DC/DC换流器接到直流母线；直流负载可直接接入直流母线，也可通过DC/DC换流器接到直流母线；直流配电网包含的分布式发电单元、储能单元、交流电网和负荷的控制系统输入端分别与相应的测量元件输出端相连，其输出端与相应的换流器输入端相连；测量元件包含各种直流测量元件以及交流测量元件，主要包括各单元的直流母线侧电压传感器和电流传感器以及分布式电源侧、储能元件侧、交流电网侧和负荷侧电压传感器和电流传感器等；包括如下步骤：

步骤1：信号测量与处理：通过电压传感器和电流传感器测量所述直流配电网中的直流母线电压u_dc、储能元件的输出电流i_sc、储能元件的端口电压u_sc；

步骤2：若直流电压越限，先由可控负荷对直流电压偏差进行抑制，可控负荷通过双向DC/DC换流器接到直流母线，直流电压越下限，给定可控负荷直流电压下限参考值U_Liref＝380V；直流电压越上限，给定可控负荷直流电压上限参考值U_Hiref＝420V，双向DC/DC换流器采用电流前馈控制方法，具体如下：

引入干扰观测器对扰动电流i₀快速跟踪，经过重新定义，DC/DC换流器的动态方程为

式中：

其中，u_dc、u_sc分别为直流电网侧电压、超级电容端电压，i_sc为超级电容输出电流，L_DC为滤波电感；C为直流母线电容，D₁、D₂分别为DC/DC换流器Buck模式、Boost模式的占空比，

应用传统指数收敛型干扰观测器可设计为

其中，m＝[m₁ m₂]为收敛系数，

表达式中存在微分运算，这里定义了辅助变量a以消除微分运算，令

其中，h(x)＝mx，

代入式(5)，令m₁＝0，可得到干扰观测器的表达式：

可得到扰动电流观测值，

传统双闭环PI控制加入了电流前馈控制后，可得到如下传递函数：

为了消除扰动电流的影响，则

其中，

步骤3：若所测量的直流电压仍旧越限，并且可控负荷功率达到最大或最小，再由蓄电池储能装置对直流电压偏差进行抑制，DC/DC换流器也采用基于干扰观测器的电流前馈控制，这里不再赘述，

步骤4：PWM调制：根据占空比D，对DC-DC换流器的开关管进行PWM调制控制。