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专利号: 2023110918536
申请人: 陕西理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于三阶ST‑ESO的直流微电网母线电压改进型自抗扰控制方法,其特征在于,以光储直流微电网储能系统双向DC‑DC变换器为控制对象,首先对储能系统双向DC/DC变换器进行状态空间平均建模,然后采用三阶超螺旋滑模扩张状态观测器ST‑ESO对系统的状态量和扰动量进行观测,并采用快速非奇异自适应超螺旋滑模控制器作为改进自抗扰控制器的反馈控制律并对扰动进行补偿,实现控制;

具体按照以下步骤实施:

步骤1、对光储直流微电网储能系统建模;

所述步骤1具体为:

光储直流微电网包括光伏单元和储能系统以及负载,光伏单元包括光伏阵列和Boost变换器,其中光伏单元采用最大功率点追踪控制并通过Boost变换接入直流母线,储能系统包括蓄电池组和双向DC‑DC变换器,蓄电池通过双向DC‑DC变换器对接入直流母线功率进行管理,平衡微电网光伏、蓄电池和负载的供需以及母线电压的稳定;

储能系统侧状态空间平均模型为:

式(1)中,vbat和vbus分别为蓄电池输出电压和直流母线电压;iL为流过储能电感L的电流;Cbus为直流母线电容;储能系统中包括功率开关管VT1、VT2,d、d′分别为VT1、VT2的占空比,两开关管的控制信号互补即d+d′=1,只需控制其中一个开关管,另一开关管同时动作;

PL为光伏单元源输出功率与恒功率负载之和;

步骤2、对储能系统进行模型转换;

所述步骤2具体为:

定义母线电压参考值vref与母线电压vbus的跟踪误差e为:e=x1=vbus‑vref(2)

对式(2)求二阶导得:

对式(3)进行化简得:

式(4)中,f表示为系统的总扰动;y,u为系统的输出和输出; f=a1vbus+a2vbat+a3PL+(b‑b0)u, b为控制量增益的精确值,采用估计值b0作为控制量增益,令b=b0;

根据式(3)和(4)可知,储能系统为一个二阶的单输入单输出系统,则x1=e1, 将系统总扰动扩张为一个新的状态变量x3,系统重新表示为:步骤3、设计超螺旋扩张状态观测器;

所述步骤3具体为:

针对式(5)设计超螺旋扩张状态观测器,定义母线电压实际值和观测值的跟踪误差为eg,ST‑ESO表达式为:式(6)中,z1为母线电压,z2为z1一阶导的估计值,z3为总扰动估计值,l1,l2,l3为观测器增益;

步骤4、设计快速非奇异自适应超螺旋误差反馈控制律。

2.根据权利要求1所述的基于三阶ST‑ESO的直流微电网母线电压改进型自抗扰控制方法,其特征在于,所述步骤4具体为:联立式(2)和式(6)得母线电压跟踪误差e1为:e1=z1‑vref(7)

设计快速非奇异滑模面S为:

式(8)中,e2为e1的一阶导, 为 的实数,β(e1)表示为:式(9)中, ε0为正实数,η1,η2具体表达式为:对式(9)求导得:

设计自适应超螺旋滑模控制律:

式(11)中ma为切换项的积分;

定义k1,k2为自适应控制率,具体表达式为2

k2=2εk1+β+4ε ;

其中 γ1,μ,ε,β,km均为正常数;k1,k2自适应控制率不需要扰动以及导数的边界值实现系数的自适应调整;

由式(6)‑(10)求得系统控制律为: