本技术的一种考虑相间和相内环流的三相逆变器并联系统的滑模优化控制方法,包括如下步骤:步骤一、设计鲁棒下垂滑膜控制控制器,其包括母线电压跟随滑膜控制、Q‑U环电压响应滑膜控制、P‑f环频率响应滑膜控制和自适应虚拟感抗调节器;步骤二、设计零序电压滑膜控制抑制器,引入调节因子km控制矢量合成作用时间。本发明解决了相间环流模型采用PI控制法导致的性能不佳问题,提升相内环流模型性能。相较于PI控制,滑模控制具有更强的鲁棒性,能够在系统参数变化和外界扰动下保持稳定,同时动态响应更快,能够有效应对快速扰动。
背景技术
三相逆变器并联系统是一种通过将多个三相逆变器并联运行来共同工作的拓扑结构,它能够显著提高系统的总输出功率,并增强系统的可靠性。然而,由于各个并联逆变器的参数和运行状态无法完全一致,在大功率输入条件下,系统内不可避免地会产生相间和相内环流。这种环流不仅会降低系统的转换效率,还会对系统的稳定性造成负面影响。当环流幅值超过临界值时,还可能导致电网出现大范围振荡,甚至引发电网崩溃等严重问题。目前,针对相环流的解决方法仍有待改进。在已有的三相逆变器并联系统分析中,从建模角度来看,没有对相间和相内环流建模进行明确区分。从控制角度来看,传统的虚拟阻抗下垂控制法(virtual impedance droop control,VIDC)仅利用简单的PI控制来抑制相间环流,只考虑有功-频率(P-f)与无功-电压(Q-U)调节,该方法对相间环流抑制性能较差。此外,传统的SVPWM无法解决零序电压问题,相内环流严重。本发明主要针对以下几个问题进行解决:
1、解决相间环流抑制过程中因采用PI控制导致的模型性能不佳问题。
PI控制是一种常见的控制手段,它的算法简单,可适用于各种不同的被控系统。但PI控制器反应较慢,难以应对快速扰动和高频振荡。此外,它的整定复杂,对系统参数变化和外界干扰的鲁棒性也较差,难以处理系统的非线性和时变特性,对相间环流的抑制效果不理想。因此,需要采用其它策略来提高抑制效果。
2、解决因传统的VIDC法系统功率分配精度不佳导致的相间环流问题。
典型的传统虚拟阻抗下垂控制法,采用PI控制,只考虑有功-频率(P-f)与无功-电压(Q-U)的特性关系。该方法在并联系统稳态时,可利用统一的调制手段分配负荷有功功率。但因各相逆变器自身输出阻抗及线路传输阻抗存在差异,尽管将虚拟阻抗与逆变器输出阻抗“串联”,减小了传输线路的阻性影响,但仍无法精确分配负载无功。该方法输出电压不稳定、输出电压响应速度慢、输出频率精度低、虚拟阻抗固定,对相内环流的抑制性能较差。因此,迫切需要开发更加先进的控制策略。
3、解决因逆变器开关不同步和控制不一致导致的相内环流问题。
在并联逆变器系统中,传统SVPWM将零电压矢量均匀分配到每次电压矢量合成中,但由于各相逆变器桥臂开关信号的占空比不同步或控制误差,会产生零序电压,这种偏离会在相内形成环流通路。这种相内环流不仅会增加逆变器元件的损耗,还会导致设备的温升和发热,从而缩短设备的使用寿命。此外,还会影响微网输出侧的电能质量与转换效率。传统的SVPWM法无法解决该问题,需要加以改进。
实现思路