[发明专利]基于电路能量状态的LCL单相并网逆变器控制方法

说明书

本发明提出了一种基于电路能量状态的LCL型单相并网逆变器的控制方法，包括：步骤1，根据储能元件的储能规律以及选定的电路参数得到电路的能量状态模型；步骤2，对LCL型单相并网逆变器建立有限状态机控制器，设定有效状态和初始状态，获得基于滑模控制的有限状态机控制器收敛条件及切换条件；步骤3，根据所述基于滑模控制的有限状态机控制器，建立有限状态机控制器，在有限频率情况下，使控制变量在有限的时间内收敛到平衡点，即单相并网逆变器输出电流无偏差的跟踪上给定值。

基于电路能量状态的LCL型单相并网逆变器控制方法

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，尤其涉及一种基于滑模控制的单相并网逆变器的控制方法。

背景技术

并网逆变器的核心模块是新能源发电系统的核心模块，LCL滤波器由于具有更优的高频谐波衰减性和滤波效果，以及相同滤波效果下更小的尺寸，已被广泛的应用在并网逆变器上，但是由于LCL型滤波器是三阶系统，存在高频谐振和稳定控制困难等问题。

一些线性控制策略已经应用于LCL型单相并网逆变器上，线性控制策略简单，易于实施。然而，它也存在一些缺点

1)在动态响应和稳态误差上达不到需要的效果；

2)对电路的参数变化敏感，电路参数漂移可能会到导致系统性能下降，被控参数发散等问题；

滑模控制是一种非线性控制方法，它对参数不确定性和外部扰动具有很好的鲁棒性，是一种变结构控制，与其他控制的不同之处在于系统的结构并不固定，而是根据系统当前的状态，有目的地不停变化，使被控对象按照参考轨迹运动，由于滑动模态可以进行设计且与对象参数及扰动无关，使得滑模控制具有快速响应、对参数变化不敏感，克服系统的不确定性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种基于电路能量状态的LCL型单相并网逆变器的控制方法。

本发明提出一种基于电路能量状态的LCL型单相并网逆变器的控制方法。利用LCL型滤波器稳定特性，提出了电路能量状态的思想，并且建立LCL滤波器的能量模型量化当前电路能量状态。本方法采用一种基于状态机结构的控制器，通过计算当前电路能量状态与参考能量状态对电路切换控制量，使LCL 型并网逆变器具有很好的动态响应，而且对参数不确定和负载扰动具有很好的鲁棒性。本发明提出的电路能量状态的思想，结合有限状态机结构的控制器，通过添加延时环节限制切换频率，实现了系统稳态时的零误差。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种基于电路能量状态的LCL 型单相并网逆变器的控制方法，其关键在于，包括：

步骤1，根据储能元件的储能规律以及选定的电路参数得到电路的能量状态方程；选择的三个电路变量分别为变换器侧电感电流i₁、电容电压U_c和电网电流i₂，根据电感和电容的储能特点，建立电路的能量状态模型；

步骤2，对LCL型单相并网逆变器建立有限状态机控制器，设定有效状态和初始状态，获得基于滑模控制的有限状态机控制器收敛条件；

步骤3，根据所述基于滑模控制的有限状态机控制器，建立增加时滞值的有限状态机控制器，在有限频率情况下，使控制变量收敛到平衡点，即单相并网逆变器输出电流无偏差的跟踪上给定值；

所述的基于能量状态的LCL型单相并网逆变器的控制方法，优选的，所述步骤1包括：

步骤1-1，选择的三个电路变量分别为变换器侧电感电流i₁、电容电压 U_c和电网电流i₂，根据电感和电容的储能特点，建立电路的能量状态模型。