1.两级式储能变流器改进滑模自抗扰控制方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1、PCS控制器设计
步骤1.1、计算dq坐标系下变流器交流侧微分方程和交流侧瞬时功率,并由此计算d、q轴电流与功率的关系式;
储能系统经过DC/DC双向变换器给两级式PCS变流器接入输入电压,通过控制变流器输出的功率来供给交流负载使用,PCS在abc坐标系下的变量关系为:(1)
式(1)中,ua,ub,uc为网侧三相电压,ia,ib,ic为网侧三相电流,uga,ugb,ugc为交流电网电压,L为滤波参数, 为滤波电感寄生参数,idc为稳压电容电流,Cdc为稳压电容,udc为直流母线电压,ir为电池电流,sj为表征变流器中各桥臂开关管通断状态的开关函数,j=a,b,c,(2)将式(1)经过坐标变换得到dq坐标系下变流器交流侧微分方程为:(3)
式(3)中,w为电网电压角频率,udr=sdudc,uqr=squdc,sd、sq分别为d、q轴开关函数,ud,uq分别为d、q轴输入电压,id,iq分别为d、q轴输入电流;
在电网电压三相平衡的基础下,取电网电压d轴方向作为电压矢量的方向,即ud=ug,uq=
0,根据瞬时功率理论,得到交流侧瞬时功率为:(4)
式(4)中,P为交流侧输出有功功率,Q为交流测输出无功功率;
由式(4)计算出d、q轴电流与功率的关系式为:(5);
步骤1.2、有限时间观测器设计;
将式(3)转换成ADRC的范式为:(6)
式(6)中,ω为电网电压角频率,bd、bq分别为d、q轴控制量增益,fd、fq分别为等效后的d、q轴集总扰动,所述集总扰动包括系统未建模部分、耦合部分以及系统内外扰动,集总扰动表达式为:(7)
令状态变量xd1=id,xd2=fd,xq1=iq,xq2=fq,则式(6)写成如下形式:(8)
根据式(8)设计有限时间观测器的形式为:(9)
式(9)中,l1,2,3,4>0为观测器增益,0.5<α1=α3<1,α2=α4=2α,zd1、zd2、zq1、zq2分别为xd1、xd2、xq1、xq2的观测值;
步骤1.3、根据等效控制律和切换控制律得出PCS综合控制律;
令坐标变换后的id,iq与参考值之间的偏差e1、e2为:(10)
式(10)中,idref为id的参考值,iqref为iq的参考值;
构造d、q轴积分滑模函数s1、s2为:(11)
式(11)中, 、 、 、 、 、 均为滑模面系数,且均大于等于0;
令 ,并将其代入到式(6)中得出d、q轴等效控制律udr,eq、uqr,eq:(12)
以改进型的复合变速趋近律作为滑模自抗扰的切换控制律,d、q轴切换控制律ud,sw、uq,sw如下:
(13)
式(13)中,δ为可变的指数参数;
(14)
式(14)中,γ>1,0<ε<1,μ>0,s为滑模函数,s根据δ与d、q轴的对应关系分别取s1、s2;
因此,得到PCS在d、q轴综合控制律udr、uqr为:(15);
步骤2、双向DC/DC控制设计DC/DC变换器采用电压外环、电流内环双环控制,电流内环控制器设计过程与电压外环控制器设计过程相同,电压外环控制器采用改进后滑模自抗扰控制,通过有限时间观测器估计系统不确定部分,将其估计值用于补偿扰动,在反馈控制中采用改进积分滑模。
2.根据权利要求1所述的两级式储能变流器改进滑模自抗扰控制方法,其特征在于,所述步骤2中电压外环控制器设计具体如下:DC/DC变换器的功率开关管为VT1,VT2,d,d′分别为VT1,VT2的占空比,由于VT1,VT2互补导通即d+d′=1,因此只需控制其中一个开关管另一个开关管的通断状态即同时得出,当开关管VT1导通VT2关断时,DC/DC变换器工作在Buck模式;当开关管VT1关断VT2导通时变换器工作在Boost模式,根据状态空间平均法得DC/DC变换器的状态方程为:(16)
式(16)中,uin为储能电池的放电电压,同时uin作为DC变换器的输入电压,Ldc为滤波电感,fv(t)为电压外环未知扰动,fc(t)为电流内环未知扰动,i0为储能变流器直流侧输入电流;
将式(16)中电压方程转换成ADRC范式为:(17)
式(17)中,b1为电压环控制量增益,f1为控制输入之外的等效集总扰动;
令电压外环的状态变量 ,则电压外环观测器形式为:(18)
式(18)中,电压外环观测器增益 ,zv1、zv2分别为xv1、xv2的观测值;
记DC/DC变换器输出电压参考值为udcref,输出电压与参考值之间的电压偏差ev为:(19)
电压偏差关于时间的微分为:
(20)
式(20)中,b1为电压外环控制量增益,u1表示电压外环控制律;
设计电压外环积分滑模函数Sv为:(21)
式(21)中, 、 、 均为电压外环滑模面系数,且均大于0;
电压外环滑模反馈趋近律为:
(22)
式(22)中,k7、k8、k9均为趋近律系数,且均大于0;
联立式(17) (22)得电压外环控制律为:~
(23)。