[发明专利]一种基于分数阶PI预测函数的逆变器控制方法

摘要

本发明公开了一种基于分数阶PI预测函数的逆变器控制方法，属于逆变器控制的技术领域。所述控制方法通过优化计算获得优化的控制量，把该控制量作为逆变驱动电路的输入信号，达到控制逆变器输出电流进而影响其输出电压的目标，稳态特性良好、响应时间更短，负载适应性强，抗干扰能力强，适用于风力发电系统中的并网逆变器。

主权项

一种基于分数阶PI预测函数的逆变器控制方法，建立逆变器控制系统模型，确定逆变器输出电流参考轨迹，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，初始化下列逆变器控制系统模型的参数：滤波电感L，滤波电容C，滤波电感L的等效串联电阻RL；并将逆变器双输入单输出的二阶系统转化为状态空间方程，得出系数矩阵Α、Β、C；步骤2，根据下式计算控制量u(n)：u(n)=(Rp+Ri)Tfn(0)，其中： R p + R i = { [ K i T s λ + Σ l = 1 k ( - 1 + λ l K i T s λ q j - 1 ) ] gQ g T + fR f T } - 1 · [ K p ( 1 - q - 1 ) + K i T s λ + Σ l = 1 k ( - 1 + λ l K i T s λ q j - 1 ) q - l ] gQ d T , q0=1, q j = ( 1 - 1 + λ j ) q j - 1 , f=[fn1(0),fnj(0),…,fnJ(0)]T， g = g n = [ g n 1 ( h i ) , g n 2 ( h i ) , . . . , g nj ( h i ) , . . . , g nJ ( h i ) ] T = g n 1 ( h 1 ) g n 1 ( h 2 ) . . . g n 1 ( h n s ) g n 2 ( h 1 ) g n 2 ( h 2 ) . . . g n 2 ( h n s ) . . . . . . . . . . . . g nj ( h 1 ) g nj ( h 2 ) · · · g nj ( h n s ) . . . . . . . . . . . . g nJ ( h 1 ) g nJ ( h 2 ) . . . g nJ ( h n s ) , d = d ( n ) = d ( n + h 1 ) d ( n + h 2 ) . . . d ( n + h n s ) , 其中， d ( n + h i ) = ( 1 - α h i ) [ X ( n ) - y P ( n ) ] - C ( A i - I ) x m ( n ) , gnj(i)=CAi‑1Bfnj(0)+CAi‑2Bfnj(1)+…+CBfnj(i‑1), α = exp [ - 3 T o T r ] , u(n)为逆变器控制系统第n时刻的控制量输出，Rp为比例项电阻，Ri为积分项电阻，fn(0)为基函数在第n时刻的初始值，1,2,…,l…,k为采样信号序列，k为正整数，qj‑1为 二项式系数，Q和R分别表示误差加权矩阵和控制加权矩阵，q‑1和q‑2为延时算子，J表示基函数的阶数，j为0到J之间的正数，Kp、Ki分别为广义比例项系数、积分项系数，Ts为时间步长，λ为积分参数，fnl(0)为第l阶基函数在第n时刻的初始值，f为由1到J阶基函数在第n个时刻的初始值构成的矩阵，ns为优化时域拟合点的个数，i为1到ns之间的整数，hi为第i个拟合点上的数值，gnj(i)为第j次基函数上第i个拟合点在第n个时刻的过程响应函数，g为由J次基函数在第n个时刻过程响应函数的取值构成的矩阵，X(n)为逆变器输出电流的标准值，yP(n)为第n个时刻逆变器输出的电流值，To为采样时间，Tr为逆变器输出电流参考轨迹的期望响应时间，α为参考轨迹趋于逆变器输出电流标准值的快慢程度，xm(n)是第n个时刻逆变器控制系统模型的状态值；步骤3，根据步骤2得到的控制量u(n)控制逆变器的逆变电流从而影响其输出电压。