[发明专利]一种消除逆变器直流母线电压纹波的实现方法

说明书

一种消除逆变器直流母线电压纹波的实现方法，属于新能源发电并网技术与电力电子技术领域。包括以下步骤：步骤A、直驱永磁风力发电机组仿真模型；步骤B、线性二阶自抗扰控制器的详细概述；步骤C、建立直驱永磁风力发电机组变流器DC/AC的数学模型，并根据系统模型建立改进的线性二阶自抗扰控制器；步骤D、仿真分析。其技术效果：①消除了因一阶惯性滤波结构引起的逆变器直流母线电压纹波。②线性二阶自抗扰控制器不依赖于被控系统的具体数学模型并对内外扰有较强的抗扰能力；实验仿真结果表明，改进后的二阶线性自抗扰控制器对模型的不确定性、观测噪声扰动以及在电网侧电压故障情况下具有较强的抗干扰性能。

二、技术领域

本发明属于新能源发电并网技术与电力电子技术领域，特别涉及一种基于改进自抗扰控制器(Active Disturbance Rejection Control， ADRC)消除变流器纹波的新型控制方法。

三、现有技术(背景技术)

全功率变流器中通常采用母线电压外环、电流内环双闭环结构来实现功率转换及稳定母线电压。当系统受到扰动(如高频噪声、网侧故障、机侧扰动及负荷突变)时，在故障期间会引起网侧变流器输出与机侧变流器输出的不平衡，使直流侧母线电压产生纹波，从而导致变流器无法完成解耦运行，甚至损伤硬件结构。

在传统的二阶线性自抗扰控制中并未考虑母线电压滤波结构的影响，由于存在量化误差等原因，计算得到的直流侧母线电压会存在测量噪声，经一阶惯性环节滤波后仍会造成反馈信号与真实系统输出幅值相位的差异，从而影响控制器输出，进而降低系统性能。目前已出现针对高频噪声抑制的方法主要有：

1.采用卡尔曼滤波器对被控系统的测量信号进行滤波，使降阶的扩张状态观测器具有较高的观测精度，但此滤波算法计算量较大，影响其收敛速度。

2.采用积分扩张状态观测器，可处理掺杂噪声的量测信号，并以此构造出积分型自抗扰控制器，但此种方法易出现积分饱和的现象。

3.采用超螺旋算法的鲁棒微分器，可对输入信号进行滤波，而其收敛速度较依赖于控制参数的选取，且未给出参数整定规则。

然而，以上各方法均无法实现反馈信号真实反映被控系统的实际输出，从而影响自抗扰控制器的控制效果。

四、发明目的

本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种有效消除因滤波结构引起的逆变器直流母线电压纹波的实现方法。

五、本申请的技术方案

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于改进自抗扰控制器的逆变器直流侧母线电压控制方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

步骤A、构建直驱永磁风力发电机组仿真模型；

步骤B、线性二阶自抗扰控制器的详细概述；

步骤C、建立直驱永磁风力发电机组变流器DC/AC的数学模型，并根据系统模型建立改进的线性二阶自抗扰控制器；

步骤D、仿真分析

进一步的，所述的改进的线性二阶自抗扰控制器是基于改进的扩张状态观测器(extended state observer,ESO)的自抗扰控制。

进一步的，所述的改进自抗扰控制器的逆变器系统是将改进的线性二阶自抗扰控制器应用在直驱永磁风力发电机组逆变器模块中，将其中的逆变器模型转换为线性自抗扰控制器所需要的标准积分器串联型，从而利用改进的线性二阶自抗扰控制器将被控系统的不确定性，未建模动态及未知外扰一并给与估计和补偿。

进一步的，所述的仿真分析是基于改进的线性二阶自抗扰控制，建立了两相旋转坐标系下电压、电流空间矢量的直驱永磁风力发电机组逆变器系统模型。