[发明专利]一种基于准比例谐振复合控制的从电源功率控制方法

摘要

一种基于准比例谐振复合控制的从电源功率控制方法，包括基于准比例谐振复合控制构建从电源功率控制数学模型；求解鲁棒控制的闭环系统输出传递函数；构建状态空间方程、建立合适的加权函数，并设计鲁棒反馈控制器；设计准比例谐振控制器。本发明所述方法综合了准比例谐振控制和鲁棒控制的优点，能够使光伏逆变器输出电流具有较好的动态特性及谐波抑制能力。

主权项

1.一种基于准比例谐振复合控制的从电源功率控制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：建立基于准比例谐振复合控制的从电源功率控制数学模型，其传递函数为：其中，R(s)为控制通道传递函数；F(s)为准谐振控制器传递函数；K(s)为鲁棒反馈控制器传递函数，[K(s)+F(s)]R(s)组成主控制通道，其为闭环控制；步骤2：求解鲁棒控制器的闭环系统输出传递函数，H_∞控制问题可归结为使输入w到输出z的闭环传递函数的H_∞范数极小，基于H_∞控制问题，含有鲁棒控制器的闭环系统输出传递函数矩阵形式可表示为：u′＝K(s)y上式中，系统输入w＝[v_g2 i_ref a]^T，其中v_g2为电网电压，i_ref为参考电流，a为内模延迟环节的输出；系统输出z＝[z_e z_u z_t]^T，其中z_e、z_u和z_t表示内模延迟环节的输入、控制输出和系统鲁棒性能的系统输出量；u'表示控制输出信号，y表示量测输出信号，G为广义传递函数矩阵，K(s)为待设计的鲁棒控制器；步骤3：构建状态空间方程、建立合适的加权函数，并设计鲁棒反馈控制器：构建状态空间方程如下：针对被控系统，选择电感电流i_f2，i_g2和滤波电容电压v_c2作为状态变量x＝[i_f2 i_g2 v_c2]^T，同时，w＝[v_g2 i_ref a]^T，输出y＝i_ref‑i_g2，可得到如下状态空间方程：在状态方程中，为状态变量的一阶微分形式，A₁为系统矩阵，B₁₁、B₁₂为输入矩阵，其中其中，R_f2、L_f2和C_f2为储能主电路中的电阻、电感和电容的值；建立合适的加权函数:基于对系统频率响应要求设计跟踪偏差加权函数W_e(s)为：其中，M为s的频率响应的最大峰值，A为系统的最大稳态跟踪误差，为系统的最小带宽频率；设计鲁棒反馈控制器：基于被控对象的优化问题，设计鲁棒反馈控制器，该优化问题可描述为：上式中，p为满足要求的鲁棒控制器集合，ξ为权重系数；灵敏度函数为S(s)＝[1+G(s)K(s)]^‑1，补灵敏度函数为：T_ur(s)＝K(s)[1+G(s)K(s)]^‑1；鲁棒控制器输出到输入的闭环传递函数T_yr(s)＝[1+G(s)K(s)]^‑1G(s)K(s)＝I‑S(s)；W_u(s)表示控制输出的加权函数，被用来控制输入信号的大小；W_t(s)表示系统稳定特性的加权函数，应保障在高频时的增益足够大；求解上述优化问题，得到鲁棒反馈控制器K(s)；步骤4：设计准比例谐振控制器，准比例谐振控制器传递函数为：其中，k_p为比例参数，k_i为谐振参数，与峰值增益成正比，起减少稳态误差的作用，ω_c为截止频率，s为复频域算子，ω₁为谐振基波角频率。