[发明专利]LCL型光伏并网逆变器的映射自适应反步滑模控制方法

说明书

本发明公开了一种LCL型光伏并网逆变器的映射自适应反步滑模控制方法，涉及并网逆变器控制技术领域。首先搭建LCL型光伏并网逆变器系统，根据LCL型光伏并网逆变器确定并网逆变器状态方程，然后通过并网逆变器状态方程得到精确线性化的标准状态方程，再根据精确线性化的标准状态方程，采用反步法设计基于Lyapunov稳定性定理的LCL型光伏并网逆变器的滑模控制器，并依据滑模控制器来设计反步滑模系统控制律，最后通过映射自适应算法结合反步滑模系统控制律设计自适应反步滑模控制律。本发明保证了LCL型光伏并网逆变器系统的渐进稳定性，提高了系统的动态性能、鲁棒性能和自适应性，使系统具备良好的动态特性和较强的抗扰能力。

技术领域

本发明属于并网逆变器控制技术领域，尤其涉及一种LCL型光伏并网逆变器的映射自适应反步滑模控制方法。

背景技术

随着分布式能源的快速发展，光伏发电系统以微网形式并入大电网运行是今后技术发展的主要方向，也是提高光伏发电规模的重要措施。并网逆变器作为光伏发电系统并网的关键接口设备，其作用是将直流电转换成符合市电要求的交流电，因此广泛地应用于分布式能源领域。

与传统L型并网逆变器相比，LCL型并网逆变器具有抑制高频谐波的良好能力，但其存在固有的谐振问题则会影响系统的稳定性。为了消除谐振问题，可以通过无源阻尼和有源阻尼的这两种方式进行抑制，而无源阻尼会造成光伏并网逆变器系统的能源损耗，有源阻尼通过算法实现了谐振的抑制。但是在实际工作中，滤波器的参数往往会随着外界条件的变化发生漂移，而且弱电网情况下电网阻抗的影响，都会导致实际谐振点发生偏移，从而导致传统的有源阻尼方法失效。为了应对模型的不确定性和外界因素的干扰，这就要求并网逆变器系统具有较强的抗扰能力和鲁棒性。

近年来，并网逆变器入网电流控制以经典PID和PR控制器为主，在此基础上引入了观测器等控制方法，但是这类控制方法对系统模型的精度要求比较高，实际工作中精确模型难以得到，因此大大降低了跟踪精度。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供了一种LCL型光伏并网逆变器的映射自适应反步滑模控制方法。首先搭建LCL型光伏并网逆变器系统，根据LCL型光伏并网逆变器确定并网逆变器状态方程，然后通过并网逆变器状态方程得到精确线性化的标准状态方程，再根据精确线性化的标准状态方程，采用反步法设计基于Lyapunov稳定性定理的LCL型光伏并网逆变器的滑模控制器，并依据滑模控制器来设计反步滑模系统控制律，最后通过映射自适应算法结合反步滑模系统控制律设计自适应反步滑模控制律。其中，通过递归构造闭环系统的Lyapunov函数，保证了LCL型光伏并网逆变器系统的渐进稳定性，实现了控制器设计的结构化，而反步法则保证了LCL型光伏并网逆变器系统的李雅普诺夫稳定，并在此基础上采用滑模控制来提高LCL型光伏并网逆变器系统的动态性能和鲁棒性能，尤其滑模趋近律中的开关增益是通过映射自适应律取得的，因此提高了LCL型光伏并网逆变器系统的自适应性。本发明不仅能够保证系统的全局稳定，还能对系统模型参数引起的不确定变化和外部干扰都具有良好的鲁棒性能，提高了并网电流的跟踪精度，有效解决了现有的技术问题。

本发明采用的技术方案：

LCL型光伏并网逆变器的映射自适应反步滑模控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、搭建LCL型光伏并网逆变器系统；

S2、根据LCL型光伏并网逆变器确定并网逆变器状态方程；

S3、通过并网逆变器状态方程，得到精确线性化的标准状态方程；

S4、根据精确线性化的标准状态方程，采用反步法设计基于Lyapunov稳定性定理的LCL型光伏并网逆变器的滑模控制器，依据滑模控制器来设计反步滑模系统控制律；

S5、通过映射自适应算法结合反步滑模系统控制律设计自适应反步滑模控制律。

优选地，还包括采用Lyapunov函数验证控制器的稳定性。