[发明专利]并网逆变器并联系统的鲁棒控制器设计方法

摘要

本发明提供一种并网逆变器并联系统的鲁棒控制器设计方法，包括：根据逆变器并联系统结构建立包含外部干扰和内部参数不确定性的单桥臂闭环控制模型；确定各个输入输出信号，将模型转化为标准H∞控制问题，然后转化为具有块对角结构不确定性的控制系统；设计各个输入输出信号的权函数；采用μ综合方法进行鲁棒控制器设计。采用本发明的方法设计的控制器，可以抑制各种不确定性的影响，使逆变器并网并联系统的稳定性和性能得到提高，实现对并网电流的准确控制和环流的抑制。

主权项

1.一种并网逆变器并联系统的鲁棒控制器设计方法，包括下列步骤：1)根据逆变器并联系统结构建立包含外部干扰和内部参数不确定性的单桥臂闭环控制模型，具体模型如下：式中，i*为电流参考值，i1为电流实际输出值，K(s)为鲁棒控制器，Udc为直流电压，Ue为逆变桥非线性特性所产生的谐波、延时和电压波形畸变的等效电压干扰信号，us1为交流母线对直流电源中点的电压变量，P(s)为以电感端电压为输入信号、电感电流为输出信号的电感环节标称模型，权函数W(s)表示电感参数不确定性的上界，Δ1(s)是规范化模型不确定性，||Δ1(s)||＜1，其中，i*为输入信号，i1为输出信号，Ue和us1为干扰信号，统称输入输出信号；2)根据电流快速跟踪、系统稳定域最大和环流最小的性能指标要求确定各个输入输出信号，将第1步所建立的模型转化为标准H∞控制问题，然后转化为具有块对角结构不确定性的控制系统，所得到的具有块对角结构不确定性的控制系统的系统矩阵M(s)包含权函数W(s)和鲁棒控制器K(s)；3)根据所述的各个输入输出信号的频率特性，设计各个输入输出信号的权函数，权函数均选择一阶传递函数，均有3个可调参数，设Wi(s)为第i个输入输出信号的权函数，其形式如下：式中，k、α、β为可调参数，k为权函数增益；α>β时，权函数低频段增益高；反之则权函数高频段增益高；4)采用μ综合方法进行鲁棒控制器设计，具体为求解系统矩阵结构奇异值的最小无穷范数，得到鲁棒控制器K(s)；5)采用Hankel奇异值法将K(s)降阶，进而采取双线性变换法对其离散化得K(z)；6)验证K(z)所构成的闭环系统是否满足电流快速跟踪、系统稳定域最大和环流最小的多目标优化设计要求，若不满足，则转到第3步；若满足，则控制器设计结束。