[发明专利]一种电能多端口低压交流混合H2

说明书

本发明提供一种电能多端口低压交流混合H₂/H_inf优化控制方法，包括：基于复数变量建立经过Clark变换到αβ坐标系后的逆变器复变量模型；将CVRC复变量模型与逆变器复变量模型相结合，设计得到含多重CVRC的逆变器系统状态空间模型，从而建立状态反馈控制律；通过混合H₂/H_inf优化控制方法对状态反馈控制律进行设计，并建立三种约束条件：系统线性二次性能指标约束、H_inf性能指标约束以及区域极点配置约束，综合考虑三种约束条件进行混合优化求解。本发明同时采用H_inf范数及闭环极点分配作为优化LQ权矩阵的附加约束，H_inf范数及闭环极点配置的引入克服了LQ控制难以直接调节系统性能的缺点。

技术领域

本发明涉及分布式发电接口逆变器控制技术领域，具体是一种电能多端口低压交流混合H₂/H_inf优化控制方法。

背景技术

传统的逆变器主要应用于不间断电源供电系统、电机控制、以及电能质量治理等领域；随着分布式电源的广泛应用，电压控制型的电力电子逆变器接口设备同样得到广泛的发展及研究。基于经典线性控制理论的电压电流双环控制方法应用较为广泛，物理意义清晰，控制器选取灵活，如同步坐标系下的比例积分控制器，静止坐标系下的比例谐振控制器等，都可以达到正弦交流信号无稳态误差控制。随着状态空间理论、现代控制理论以及最优控制理论的发展，一些新型的基于状态空间的控制方法成功应用于逆变器电压控制设计，如模型预测控制、李雅普诺夫函数控制方法、H_inf控制、线性二次型控制等。这类基于时域最优控制方法通过各种时域指标进行优化设计，从而给逆变器设计带来了新的设计思路及良好的动态性能，获得了广泛的研究和应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电能多端口低压交流混合H₂/H_inf优化控制方法，其提出一种权矩阵为优化变量的改进线性二次型最优控制，同时采用H_inf范数及闭环极点分配作为优化LQ权矩阵的附加约束，形成逆变器多目标优化设计算法，用于优化设计多重控制器增益参数，H_inf范数及闭环极点配置的引入克服了LQ控制难以直接调节系统性能的缺点。

本发明采用以下技术方案：

一种电能多端口低压交流混合H₂/H_inf优化控制方法，包括以下步骤：

(1)将通过LC滤波器接入交流母线的三相逆变系统，基于复数变量建立经过Clark变换到αβ坐标系后的逆变器复变量模型；

(2)将CVRC复变量模型与步骤(1)中建立的逆变器复变量模型相结合，设计得到含多重CVRC的逆变器系统状态空间模型，从而建立状态反馈控制律；

(3)通过混合H₂/H_inf优化控制方法对步骤(2)建立的状态反馈控制律进行设计，并建立三种约束条件：系统线性二次性能指标约束、H_inf性能指标约束以及区域极点配置约束，最后综合考虑所述三种约束条件进行混合优化求解。

进一步的，步骤(1)中基于复数变量建立经过Clark变换到αβ坐标系后的逆变器复变量模型，具体为：

逆变电源通过LC滤波器接入交流母线，逆变器控制输出电压向交流母线提供稳定的交流电压，u_c、i_L、v_c、w_p分别表示逆变器三相输出电压矢量、三相电感电流矢量、三相调制电压矢量以及三相负载电流矢量，亦表示如式(1)所示的复数变量；当三相系统经过Clark变换到αβ坐标系后，逆变器基本模型如(2)-(3)所示：

v_αβ＝v_α+jv_β (1)