【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電力系統運行與控制，特別涉及一種分數階lc型三相逆變器的建模方法。
技術介紹
1、目前，幾乎所有的以微分方程描述的控制系統，其微分均考慮為整數階。但是，實際系統通常大都是分數階的，采用分數階描述那些本身帶有分數階特性的對象時，能更好地揭示對象的本質特性及其行為。隨著科學技術的發展和人類對自然認識的深化，分數階微積分在多領域都有了廣泛的運用。特別是在電氣工程領域，越來越多的研究表明，電感和電容本質上是分數階的，采用分數階微積分理論可以建立更準確的分數階數學模型。與此同時，不斷有學者提出分數階電感和分數階電容的分析、設計方法。電感和電容的分數階化，使電力電子變換器在拓撲構建、數學建模、工作特性分析以及控制器設計等研究方面發生了變革，形成了新的發展方向。將分數階電容和分數階電感引入到電力電子拓撲中，可以更精準的研究其物理特性。關于分數階電力電子變換器拓撲與建模的研究主要集中于dc/dc變換器，但近年來，對分數階整流器、分數階逆變器、分數階靜止無功發生器等電力電子變換器的建模與分析也逐漸深入。這些研究表明，利用分數階模型進行科學研究，可以更真實地反映變換器的實際運行情況。此外，分數階微積分在控制器設計中也有廣泛的應用，將控制器引入可調分數階階次以得到更好的控制效果。目前在電力系統中運用的較多的有分數階piλdμ控制、分數階滑模控制、分數階自抗擾控制等，研究表明合理使用分數階控制器可以得到更好的控制效果。
2、目前分布式發電控制結構的主要方式是將新能源產生的電能通過并網逆變器與電網環境的公共連接點連接(point
3、鑒于此，本文提出了一種分數階lc型三相逆變器的建模方法。
技術實現思路
1、針對現有技術中忽略系統的分數階特性有可能會導致研究以及仿真分析的結果與實際工程運行的結果不一致問題，本專利技術提供了一種分數階lc型三相逆變器的建模方法，能夠引入更為貼近實際的分數階電容電感，構建分數階lc型三相逆變器電路拓撲以及數學模型。此外，為提升逆變器性能，在控制環節提出了新型的分數階電壓電流雙閉環控制，并在功率控制環節采用了fovsg控制，改善慣性響應。具體技術方案如下：
2、一種基于分數階虛擬同步發電機控制的分數階lc型三相逆變器，包括主電路拓撲部分和控制部分組成。其中，主電路部分是將傳統的lc型三相逆變器中的lc濾波器替換為分數階lc型濾波器后連接本地負荷，通過pcc點經過外部電網等值線路與無窮大電網相連。其控制環節主要包括fovsg控制、分數階電壓電流雙閉環控制。fovsg控制包括有功控制和無功控制兩部分，有功控制模擬同步發電機的慣性和一次調頻，無功控制模擬同步機的主動調壓；電壓電流雙閉環控制生成電壓參考信號，利用空間矢量脈寬調制方法(spacevector?pulse?width?modulation，svpwm)生成驅動信號控制各開關器件。
3、所述分數階電感數學模型如下：
4、
5、其中，ul,il分別表示分數階電感電壓與分數階電感電流。l為電感值，α為分數階電感階次。
6、所述分數階電容數學模型如下；
7、
8、其中，uc,ic分別表示分數階電容電壓與分數階電容電流，c為電容值，t為時間，β為分數階電容階次。
9、優選的，建立三相靜止坐標系下分數階lc型三相逆變器的數學模型，具體如下：
10、建立三相靜止坐標系下分數階lc型三相逆變器的數學模型，所述三相靜止坐標系下分數階lc型三相逆變器的數學模型為：
11、
12、式中r為電感寄生電阻，lf為分數階濾波電感，單位為h/s1-α，α為分數階電感階次；cf分數階濾波電容，單位為f/s1-β，β為分數階電容階次；ilabc是分數階濾波電感的電流，由三個分量ila、ilb、ilc組成，ilabc＝[ila?ilb?ilc]t,ila、ilb、ilc為分數階濾波電感a相、b相、c相電流；uabc是變換器輸出電壓，由三個分量ua、ub、uc組成，uabc＝[ua?ub?uc]t，ua、ub、uc為逆變器橋臂輸出a相、b相、c相電壓；ucabc是分數階濾波電容的電壓,由三個分量uca、ucb、ucc組成,ucabc＝[uca?ucb?ucc]t，uca、ucb、ucc為分數階電容a相、b相、c相電壓；igabc是線路電流，由三個分量iga、igb、igc組成，igabc＝[iga?igb?igc]t，iga、igb、igc為分數階濾波電感a相、b相、c相電流。
13、此外，可得到分數階lc型濾波器從變換器輸出電壓uabc到濾波器輸出電壓ucabc的傳遞函數為：
14、
15、優選的，為便于分析，將式(3)轉換為兩相旋轉坐標系下分數階lc型三相逆變器的數學模型，具體如下：
16、
17、對上式進行laplace變換，得到其在s域的數學模型為
18、
19、式中，ild(s)、ild(s)為ild、ild經laplace變換得到量；ud(s)、uq(s)為ud、uq經laplace變換得到的量；ucd(s)、ucq(s)為ucd、ucq經laplace變換得到的量；igd(s)、igq(s)為igd、igq經laplace變換得到的量。
20、從式(7)和式(8)可知，分數階lc型三相逆變器在同步旋轉坐標系下的數學模型d軸、q軸電流存在交叉耦合，需要采取措施對其解耦。
21、優選的，采用等效控制變量替換的方式進行解耦設計，由式(7)可知，對電流內環有，定義變量ed(s)、eq(s)如下：
22、
23、將ed(s)、eq(s)作為等效控制變量時，dq軸的相互耦本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種分數階LC型三相逆變器的建模方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于分數階虛擬同步發電機控制的分數階LC型三相逆變器，其特征在于，包括主電路拓撲部分和控制部分，其中，主電路部分將傳統的LC型三相逆變器中的LC型濾波器替換為分數階LC型濾波器后連接本地負荷，通過PCC點經過外部電網與無窮大電網相連，控制環節包括FOVSG控制、電壓電流雙閉環控制，FOVSG控制包括有功控制和無功控制兩部分，有功控制模擬同步發電機的慣性和一次調頻，無功控制模擬同步機的主動調壓；電壓電流雙閉環控制生成電壓參考信號，利用空間矢量脈寬調制方法生成驅動信號控制各開關器件；
3.根據權利要求2所述的一種分數階LC型三相逆變器的建模方法，其特征在于，所述分數階LC型三相逆變器的建模方法在三相靜止坐標系的數學模型如下：
4.根據權利要求2所述的一種基于分數階虛擬同步發電機控制的分數階LC型三相逆變器，其特征在于所述分數階LC型濾波器從變換器輸出電壓uabc到濾波器輸出電壓uCabc的傳遞函數為：
5.根據權利要求3所述的一種基于分數階
6.根據權利要求1所述的一種分數階LC型三相逆變器的建模方法，其特征在于，所述步驟S5中的FOVSG控制方程具體如下：
7.根據權利要求6所述的一種分數階LC型三相逆變器的建模方法，其特征在于，所述的FOVSG控制小信號模型如下：
8.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質包括存儲的程序，其中，在所述程序運行時控制所述計算機可讀存儲介質所在設備執行權利要求1至7中任意一項所述的基于分數階虛擬同步發電機控制的分數階LC型三相逆變器。
9.一種處理器，其特征在于，所述處理器用于運行程序，其中，所述程序運行時執行權利要求1至7中任意一項所述的一種分數階LC型三相逆變器的建模方法。
...【技術特征摘要】
1.一種分數階lc型三相逆變器的建模方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于分數階虛擬同步發電機控制的分數階lc型三相逆變器，其特征在于，包括主電路拓撲部分和控制部分，其中，主電路部分將傳統的lc型三相逆變器中的lc型濾波器替換為分數階lc型濾波器后連接本地負荷，通過pcc點經過外部電網與無窮大電網相連，控制環節包括fovsg控制、電壓電流雙閉環控制，fovsg控制包括有功控制和無功控制兩部分，有功控制模擬同步發電機的慣性和一次調頻，無功控制模擬同步機的主動調壓；電壓電流雙閉環控制生成電壓參考信號，利用空間矢量脈寬調制方法生成驅動信號控制各開關器件；
3.根據權利要求2所述的一種分數階lc型三相逆變器的建模方法，其特征在于，所述分數階lc型三相逆變器的建模方法在三相靜止坐標系的數學模型如下：
4.根據權利要求2所述的一種基于分數階虛擬同步發電機控制的分數階lc型三相逆變器，其特征在于所述分數階lc型濾波器從變換器輸出電壓...
【專利技術屬性】
技術研發人員：徐俊華，王春位，劉斌，吳若蘭，蘭悅，游新宇，沈紀元，李應恒，謝雍增，梁萌，羅福霖，黃顯威，黃傳揚，何國鵬，龔政，林廣清，唐崧芹，劉家瑜，
申請(專利權)人：廣西大學，
類型：發明
國別省市：
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