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专利号: 2021104073139
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于孤岛状态下VSG的二阶线性自抗扰控制系统,其特征在于,包括瞬时功率计算单元、二阶线性自抗扰单元、有功环、无功环、信号合成单元、双环控制单元和空间矢量脉宽调制单元;所述瞬时功率计算单元接收VSG的三相电压Uabc和电流Iabc并计算出VSG的瞬时输出功率;

二阶线性自抗扰单元采用独立采样的方法采集VSG的系统输出角速度ω,并将ω作为反馈信号输入到二阶线性自抗扰单元中;二阶线性自抗扰单元经过计算后将得到VSG的角速度修正值ω’N,将ω’N输出到有功环中;

有功环接收瞬时功率计算单元输出的瞬时输出有功功率和二阶线性自抗扰单元输出的角速度修正值;无功环接收瞬时功率计算单元输出的瞬时输出无功功率;

信号合成单元接收有功环和无功环的输出,进行三相电压信号合成;

双环控制单元采用电压外环和电流内环控制,得到电压参考值Uref;

空间矢量脉宽调制单元将得到的参考电压进行空间矢量脉宽调制SVPWM,产生控制逆变器的脉冲信号,对逆变器进行控制。

2.根据权利要求1所述的基于孤岛状态下VSG的二阶线性自抗扰控制系统,其特征在于,有功环内设有一阶低通滤波器,利用一阶低通滤波器分别对有功功率进行滤波处理;抑制VSG输入功率中的倍频功率。

3.根据权利要求2所述的基于孤岛状态下VSG的二阶线性自抗扰控制系统,其特征在于,S2中二阶线性自抗扰单元包括线性扩张状态观测器和线性误差反馈。

4.基于权利要求3所述的基于孤岛状态下VSG的二阶线性自抗扰控制系统的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:

S1、采用独立采样的方法采集VSG的角速度;将其输入到二阶线性自抗扰单元中;

S2、将VSG的额定角速度输入到二阶线性自抗扰单元中;二阶线性自抗扰单元内计算得到VSG的角速度修正值ω’N;并将ω’N输入到VSG的有功环中;

S3、利用有功环中的一阶低通滤波器对VSG的瞬时输出有功功率Pout进行滤波处理;

S4、利用VSG控制算法中的有功环和无功环,基于计算得到的VSG角速度修正值计算得到Um,经过双闭环控制后得到参考电压Uref;

S5、将得到的参考电压进行空间矢量脉宽调制SVPWM,产生控制逆变器的脉冲信号,进而对逆变器进行控制。

5.根据权利要求4所述的基于孤岛状态下VSG的二阶线性自抗扰控制方法,其特征在于,线性扩张状态观测器表示为:

3 2

λ(s)=s+β1s+β2s+β3其中,y为系统控制对象的输出,z1、z2和z3分别是受控对象的输出、输出的导数值和集中扰动的估计值; 和 分别为z1、z2和z3的一阶微分;β1、β2和β3为观测器增益,b0为系统增益,u为LADRC控制系统的输出,即VSG的角速度修正值;λ(s)是线性扩张状态观测器的特征方程,s是微分算子。

6.根据权利要求5所述的基于孤岛状态下VSG的二阶线性自抗扰控制方法,其特征在于,线性误差反馈表示为:

其中,v为LADRC控制系统的输入,即VSG的额定角速度;kp,kd均为控制器待定参数,分别2

表示为kp=ωc,kd=2ξωc,ωc为控制器带宽,ξ为阻尼比。

7.根据权利要求6所述的基于孤岛状态下VSG的二阶线性自抗扰控制方法,其特征在于,一阶低通滤波器对输入有功环的Pout进行滤波处理表示为: 其中,Pe是低通滤波后的电磁功率,τp是LPF的时间常数。

8.根据权利要求7所述的基于孤岛状态下VSG的二阶线性自抗扰控制方法,其特征在于,有功环基于所接收的给定有功功率Pset、Pe和角速度修正值ω’N,计算输出相位角θ的方法为:基于VSG的转子二阶数学模型计算输出相位角θ:其中,J为VSG的转动惯量;D为阻尼系数;Tm、Te、TD分别为VSG的机械转矩、电磁转矩和阻尼转矩;Pm、Pe分别为机械功率和电磁功率,Pm=Pset+kf(ωN‑ω),Pset为VSG的给定功率,kf为下垂系数;ω和ωN分别为VSG的系统输出角速度和额定角速度。

9.根据权利要求4所述的基于孤岛状态下VSG的二阶线性自抗扰控制方法,其特征在于,无功环接收瞬时无功功率Qout、额定电压Vn和给定无功功率Qset,输出调制电压幅值E的方法为: 其中,V、VN分别为VSG的系统输出电压和电压额定值;Qset、Qout分别为VSG的无功功率给定值和输出无功功率;Dq为无功电压的调差系数,k为积分系数。

10.根据权利要求9所述的基于孤岛状态下VSG的二阶线性自抗扰控制方法,其特征在于,信号合成单元基于有功环输出的θ和无功环输出的E,进行三相电压信号合成得到三相调制电压Um,具体为: 其中,θabc为三相电压的相位角。