[发明专利]一种微电网数据驱动逆变器并联智能控制方法

摘要

本发明属于微电网控制技术领域，公开了一种微电网数据驱动逆变器并联智能控制方法。该方法克服了传统逆变器并联控制方法存在的未建模动态等问题，即当有外界干扰时会出现参数漂移，来平衡各个逆变器之间的负载功率分配。同时，针对现有调制技术的不足，运用离散式反向线电压求解的PWM逆变器控制方法，避免负载不平衡、直流侧电压的中点找不到的问题，从而实现即便在负载不平衡的情况下，根据所需要的线电压即可达到平衡状态。

主权项

1.一种微电网数据驱动逆变器并联智能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据下垂控制方法得到各个逆变器的控制参数初始值，产生PWM控制脉冲的线电压形式的调制波Uab、Ubc、Uca和输出三相线电压Eab、Ebc、Eca，进行3s/2r变换后得到dq坐标系下的直流电压Ud、Uq和Ed、Eq，然后根据逆变器的线性化模型得到伪梯度向量的初始值φ(1)和关联矩阵P；步骤1‑1、对采集到的输入输出数据进行如下坐标变换：式中，CZ为abc坐标系到dq坐标系的正变换矩阵，θ为dq坐标系d轴与abc坐标系a轴的夹角；步骤1‑2、根据单个逆变器的线性化模型得到伪梯度向量的初始值φ(1)；由单个逆变器线性化模型：ΔE＝φΔU转置得：由于逆变器输出稳定时相邻两组数据伪梯度向量近似相等，得：从而得到伪梯度向量初始值：式中，Ud(m‑1)、Ud(m)、Ud(m+1)分别为线电压调制波在m‑1、m和m+1时刻d轴的值，Uq(m‑1)、Uq(m)、Uq(m+1)分别为线电压调制波在m‑1、m和m+1时刻的q轴值，Ed(m‑1)、Ed(m)、Ed(m+1)分别为输出电压在m‑1、m和m+1时刻的d轴值，Eq(m‑1)、Eq(m)、Eq(m+1)分别为输出电压在m‑1、m和m+1时刻的q轴值；步骤1‑3、根据逆变器并联的线性化模型计算关联矩阵P；将所得的伪梯度向量初始值φ(1)代入逆变器并联系统线性化模型ΔE＝φΔU‑PΔe：PΔe＝φ(1)ΔU‑ΔE  (6)令等号两边矩阵各个元素相等从而求得关联矩阵P；式中，Δe为自身逆变器输出电压和其他逆变器的差值，ΔU输入调制电压的变化量，ΔE输出电压的变化量；步骤2、以步骤1得到的伪梯度向量初始值φ(1)为初始点，利用逆变器并联系统的输入输出数据，通过极小化辨识准则函数：J(φ(k))＝||E*(k+1)‑E(k+1)||2+μ||φ(k)‑φ(k‑1)||2  (7)式中，E*(k+1)是逆变器输出电压参考值，E(k+1)是逆变器输出电压的实际测量值，μ是变化量的惩罚因子；得到伪梯度向量估计值的更新公式：从而在线更新伪梯度向量的估计值式中，η∈(0,2]，ΔUd和ΔUq分别是dq坐标系下k‑1时刻输入调制电压的变化量，ΔEd和ΔEq分别是dq坐标系下k时刻输出电压的变化量；步骤3、根据步骤2得到的伪梯度向量估计值计算产生PWM信号的三相线电压调制波，通过极小化控制目标函数：J(U(k))＝||E*(k+1)‑E(k+1)||2+λ||U(k)‑U(k‑1)||2  (9)从而得到输入调制波：式中ρ∈(0,2]，λ是U(k)变化量的惩罚因子，P、Δe(k)与公式(6)中相同；步骤4、把步骤3中得到的输入调制信号U(k)经过2r/3s坐标变换为三相静止abc坐标系下的线电压形式Uabˊ、Ubcˊ、Ucaˊ,通过反向线电压调制得到功率开关管的控制PWM信号；具体步骤如下：步骤4‑1、线电压Uabˊ对应开关导通时间的为，在每个开关周期内，使PWM波的面积Sd与正弦波面积Sl相等，面积为正表示功率开关管VT1、VT6导通，面积为负表示VT3、VT4导通，功率开关管导通时间记为tab，则有：Sl＝U′ab(k)T  (11)Sd＝Vdctab  (12)其中，T为开关周期，Uabˊ(k)为k时刻A、B相之间的线电压调制信号，Vdc为直流侧电压；步骤4‑2、把线电压Uabˊ分别替换为Ubcˊ和Ucaˊ，代入公式(15)可求得Ubcˊ和Ucaˊ对应的开关导通时间tbc和tca；步骤4‑3、按相位将每个一周期中线电压的波形分为6个区域，即第一区、第二区、第三区、第四区、第五区和第六区，计算每个区域中的开关组合和导通时间；所述计算每个区域中的开关组合和导通时间的具体方法为：定义开关状态P为逆变器的上桥臂开通，开关状态O为逆变器的下桥臂开通；1)在第一区内，tab>0、tbc>0、tca<0，即功率开关管VT1、VT6同时导通tab，VT2、VT3同时导通tbc，VT1、VT2同时导通tca；同一桥臂上下2个开关管不能同时导通，且每一时刻总有3个开关管工作，即开关组合为VT1、VT6、VT2的开关状态分别为P、O、O同时开通tab，VT1、VT3、VT2的开关状态分别为P、P、O同时开通tbc，剩余时间T‑tab‑tbc用开关组合VT4、VT6、VT2的开关状态分别为O、O、O或者VT1、VT3、VT5的开关状态分别为P、P、P补充；当有两个开关组合时间之和大于开关周期时，即T‑tab‑tbc<0，则取2)重复步骤1)得到第二至第六区区域的开关组合以及导通时间；步骤5、将计算所得的6个区域的时间数据经过数据转换发送至DSP内的PWM中的比较寄存器，根据PWM模块内部的计数器的值和比较寄存器中的值的关系，将比较结果发送至PWM模块，产生PWM脉冲送至驱动和功率放大单元触发各个功率开关管；步骤6、重复步骤2至步骤5得到下一时刻的伪梯度向量和线电压调制信号，再通过反向线电压调制得到PWM开关信号，直至得到理想的输出电压。