【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及電站控制，特別是一種基于廣義超扭矩算法和高階擴展狀態(tài)觀測算法的電站混合直流系統(tǒng)控制方法。
技術介紹
1、以蓄電池為基礎的直流系統(tǒng)對于電站的安全穩(wěn)定運行非常重要，在系統(tǒng)運行中需保障電站直流系統(tǒng)穩(wěn)定運行供電可靠。為了防止在變電站直流系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊性負荷時蓄電池電壓受到極大沖擊極速下降導致蓄電池損壞，往往采用搭配超級電容器在系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊性負荷時快速響應以有效緩沖蓄電池放電的混合直流系統(tǒng)運行方式。典型電站混合直流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2、為提升能效使用，往往在蓄電池與超級電容器與直流母線間連接雙向dc-dc功率變換器來實現(xiàn)深度放電。為了有效緩沖蓄電池充放電，改善系統(tǒng)應對沖擊性電壓電流能力，要求雙向dc-dc變換器具備穩(wěn)定輸出和快速響應沖擊負荷的能力。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術所要解決的技術問題是提供一種基于廣義超扭矩算法和高階擴展狀態(tài)觀測算法的電站混合直流系統(tǒng)控制方法，提出一種混合直流系統(tǒng)雙向dc-dc功率變換器的電壓電流控制模型，能有效地穩(wěn)定沖擊性電壓電流負荷，提升快速響應能力，保證直流系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。
2、為解決上述技術問題，本專利技術所采用的技術方案是：一種基于廣義超扭矩算法和高階擴展狀態(tài)觀測算法的電站混合直流系統(tǒng)控制方法，包括以下步驟：
3、s1、構(gòu)建雙向dc-dc功率變換模型；
4、s2、對模型進行廣義超扭矩計算；
5、s3、采用廣義超扭矩算法構(gòu)建電流內(nèi)環(huán)控制鏈路；
6、s4、采用高階狀態(tài)觀測
7、優(yōu)選的，所述步驟s1中，雙向dc-dc功率變換模型包括輸入模塊、第一交錯并聯(lián)模塊、第二交錯并聯(lián)模塊及負載模塊，在輸入模塊于負載模塊直接連接有第一交錯并聯(lián)模塊及第二交錯并聯(lián)模塊；
8、所述輸入模塊包括輸入電源 vin，第一交錯并聯(lián)模塊中，電流經(jīng)第一電感l(wèi)1和第一同步整流開關s1構(gòu)成回路，第一整流二極管d1與第一濾波電容c1串聯(lián)后與第一同步整流開關s1并聯(lián)；第二交錯并聯(lián)模塊中，電流經(jīng)第二電感l(wèi)2和第二同步整流開關s2構(gòu)成回路，第二整流二極管d2與第二濾波電容c2串聯(lián)后與s2并聯(lián)；所述負載模塊為負載電阻r。
9、優(yōu)選的，所述步驟s2具體如下：
10、考慮以下一階單輸入單輸出非線性系統(tǒng)
11、(1)；
12、其中 θ表示滑動變量， f( θ, t)表示未知擾動，該擾動由限定，為未知正常數(shù)， β為控制增益， u為控制輸入；公式(1)的基于廣義超扭矩算法的控制函數(shù)由下式給出：
13、(2)；
14、其中和是要設計的正常數(shù)，和由下式給出：
15、(3)；
16、其中，，符號函數(shù)由下式給出
17、(4)；
18、基于式(3)對和的定義，可以推導得到：
19、(5)；
20、其中表示相對于的偏導數(shù)；根據(jù)公式（1）和公式（5），閉環(huán)系統(tǒng)的控制函數(shù)可以表示為：
21、(6)。
22、優(yōu)選的，所述步驟s3采集輸出電壓和電感電流為狀態(tài)量，通過脈沖寬度調(diào)制策略（pwm）生成功率變換器模塊各個開關的占空比；
23、由于母線電壓動態(tài)受電感電流影響，因此定義滑動變量為
24、(7)；
25、其中 ilref為內(nèi)環(huán)參考電流值；采用廣義st算法構(gòu)造電流控制函數(shù)，以確保電感電流在有限時間內(nèi)遵循參考，而不管輸入電壓vin的變化如何；
26、(8)；
27、其中為控制器增益，為輔助控制變量，函數(shù)和由下式給出：
28、(9)；
29、其中和為正常數(shù)；在滑動模型中，有：
30、(10)；
31、基于式(7)-(10)，等效控制輸入可以表示為：
32、(11)。
33、優(yōu)選的，所述步驟s4具體如下：
34、平均周期內(nèi)的電壓滿足：(12)；
35、將電流內(nèi)環(huán)等效控制輸入代入上式可得
36、(13)；
37、將該式在平衡點()附近線性化，可以得到
38、(14)；
39、因此，該式可以改寫為以下形式：
40、(15)；
41、其中為虛擬控制輸入，系數(shù)、和由下式給出
42、(16)；
43、從式(16)可以看出，兩相浮地交錯并聯(lián)變換器的輸出電壓不僅受輸入電壓變化的影響，而且受負載變化的影響，此外，控制增益是未知的，因為它取決于變化的輸入電壓，因此應采用有源干擾抑制控制框架來補償上述干擾的不利影響，實現(xiàn)精確的電壓調(diào)節(jié)性能。
44、為了解決未知控制增益，將式(15)改寫為
45、(17)
46、其中是控制增益中已知的由穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)參數(shù)確定的正常數(shù)部分，為總擾動項，表征輸入電壓和負載變化效應；
47、定義狀態(tài)向量，則式(17)可以轉(zhuǎn)換為
48、(18)；
49、其中和是要設計的觀測器參數(shù)，控制函數(shù)定義為
50、(19)；
51、可以設計為：
52、(20)；
53、其中是需要設計的參數(shù)；從式(18)可以推出觀測器的傳遞函數(shù)為：
54、(21)；
55、為了更好地估計輸出電壓和總擾動f，采用特定參數(shù)整定方法，取觀測器的特征多項式為
56、(22)；
57、其中，，定義為觀測器的帶寬。需要整定的三個控制器參數(shù)滿足，，；主要影響對干擾的抑制能力，越大，對總干擾和估計和抑制更快，其上限受傳感器噪聲和采樣率的限制；主要影響系統(tǒng)響應速度，越大，系統(tǒng)響應越快。通常選擇為控制增益的計算值；本專利技術提出的控制策略框圖如圖3所示，求取得到的基于傳統(tǒng)一階eso電壓外環(huán)控制的等效傳遞函數(shù)如下：
58、(23)；
59、則系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為
60、(24)；
61、為了實現(xiàn)對階躍擾動的無誤差估計，對上述控制算法擴展到高階狀態(tài)觀測以獲得更強的抗干擾能力，廣義n階狀態(tài)觀測算法可以表示為
62、(25)；
63、其中為觀測狀態(tài)向量，跟蹤形式為，，，其中表示變量f的(n-2)階導數(shù)，最終控制函數(shù)的設計與式(16)和式(17)給出的狀態(tài)觀測算法控制設計相同；由式(25)可以推導得出n階狀態(tài)觀測算法從總干擾到干擾估計誤差的傳遞函數(shù)為：
64、(26)；
65、觀測器參數(shù)可以選擇為
66、(27)；
67、因此，廣本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種基于廣義超扭矩算法和高階擴展狀態(tài)觀測算法的電站混合直流系統(tǒng)控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于廣義超扭矩算法和高階擴展狀態(tài)觀測算法的電站混合直流系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述步驟S1中，雙向DC-DC功率變換模型包括輸入模塊、第一交錯并聯(lián)模塊、第二交錯并聯(lián)模塊及負載模塊，在輸入模塊于負載模塊直接連接有第一交錯并聯(lián)模塊及第二交錯并聯(lián)模塊；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種基于廣義超扭矩算法和高階擴展狀態(tài)觀測算法的電站混合直流系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述步驟S2具體如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種基于廣義超扭矩算法和高階擴展狀態(tài)觀測算法的電站混合直流系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述步驟S3采集輸出電壓和電感電流為狀態(tài)量，通過脈沖寬度調(diào)制策略（PWM）生成功率變換器模塊各個開關的占空比；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種基于廣義超扭矩算法和高階擴展狀態(tài)觀測算法的電站混合直流系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述步驟S4具體如下：
【技術特征摘要】
1.一種基于廣義超扭矩算法和高階擴展狀態(tài)觀測算法的電站混合直流系統(tǒng)控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于廣義超扭矩算法和高階擴展狀態(tài)觀測算法的電站混合直流系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述步驟s1中，雙向dc-dc功率變換模型包括輸入模塊、第一交錯并聯(lián)模塊、第二交錯并聯(lián)模塊及負載模塊，在輸入模塊于負載模塊直接連接有第一交錯并聯(lián)模塊及第二交錯并聯(lián)模塊；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種基于廣義超扭矩算法和高...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：沈紅萬，孫悅，李琛，徐晶，魏揚，仝浩陽，付彤，
申請(專利權(quán))人：中國長江電力股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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