無(wú)模型子空間控制及其在光伏并網(wǎng)逆變器的應(yīng)用

【摘要】：逆變系統(tǒng)作為整個(gè)太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的核心,是輸出較高電能質(zhì)量的保證。目前大多數(shù)逆變器控制算法都是建立在模型的基礎(chǔ)上,為了避免復(fù)雜耗時(shí)的建模中間過(guò)程,本文研究了基于子空間的無(wú)模型預(yù)測(cè)控制,并將子空間的LQG控制推廣到H∞魯棒控制中,最后成功的應(yīng)用到了三相并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)中。 首先對(duì)子空間方法和太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展進(jìn)行了闡述,綜合分析了逆變器的控制算法,并通過(guò)對(duì)太陽(yáng)能系統(tǒng)的研究,設(shè)計(jì)了三相并網(wǎng)逆變系統(tǒng)。 接著對(duì)子空間預(yù)測(cè)控制方法及基于子空間的LQG控制進(jìn)行了詳細(xì)的研究?，F(xiàn)實(shí)中動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特性比較復(fù)雜,很難通過(guò)傳統(tǒng)的機(jī)理建模得到數(shù)學(xué)模型,因此子空間預(yù)測(cè)控制結(jié)合子空間辨識(shí)方法和模型預(yù)測(cè)控制的優(yōu)點(diǎn),直接利用過(guò)去輸入輸出數(shù)據(jù)得到將來(lái)輸出預(yù)測(cè)值,并將預(yù)測(cè)器矩陣作為控制器的參數(shù),避免了繁瑣的建模過(guò)程。 然后針對(duì)LQG控制器設(shè)計(jì)時(shí)只考慮了單一的功率譜為1的白噪聲干擾,提出了一種新型的基于子空間的混合靈敏度H∞控制,結(jié)合子空間預(yù)測(cè)控制,將LQG的二次型性能指標(biāo)推廣到H∞范數(shù)指標(biāo)中,將干擾信號(hào)的不確定性考慮在其中。該控制方法通過(guò)輸出輸入數(shù)據(jù)直接構(gòu)造子空間預(yù)測(cè)器,然后只要進(jìn)行簡(jiǎn)單的矩陣運(yùn)算就得到了H∞性能指標(biāo),不再需要求解復(fù)雜的Riccatti方程或線性矩陣不等式,降低了模型的階次和測(cè)量數(shù)據(jù)中噪聲的影響,大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過(guò)程。 最后利用Matlab/Simulink中SimPowerSystems工具箱來(lái)建立了光伏并網(wǎng)逆變器的模型。子空間無(wú)模型控制不僅可以大大的減小計(jì)算復(fù)雜度,并且可以達(dá)到很好的控制效果,因此將基于子空間的LQG控制和H∞控制分別應(yīng)用到三相并網(wǎng)逆變器的控制中。仿真結(jié)果顯示,將子空間預(yù)測(cè)控制應(yīng)用到并網(wǎng)逆變控制是可行的,逆變器輸出電流符合并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),并具有良好的動(dòng)態(tài)性能和魯棒性。 【關(guān)鍵詞】：子空間控制 三相光伏并網(wǎng)逆變器 LQG控制 混合靈敏度H_∞控制
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 前言10-19
• 1.1 子空間方法的發(fā)展和應(yīng)用10-12
• 1.1.1 子空間技術(shù)的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.1.2 子空間理論的應(yīng)用11-12
• 1.2 光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展12-14
• 1.2.1 世界能源形勢(shì)12-13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)外光伏發(fā)電現(xiàn)狀13-14
• 1.3 逆變器的控制策略14-18
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容18-19
• 第2章 三相并網(wǎng)逆變器的設(shè)計(jì)方案19-31
• 2.1 光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)19
• 2.2 光伏并網(wǎng)逆變器的控制方式19-20
• 2.3 并網(wǎng)逆變器濾波器的設(shè)計(jì)原理20-21
• 2.4 三相逆變并網(wǎng)系統(tǒng)坐標(biāo)變換21-23
• 2.5 三相并網(wǎng)逆變器的調(diào)制方法23-29
• 2.6 本章小節(jié)29-31
• 第3章 基于子空間的LQG控制及其在并網(wǎng)逆變器上的應(yīng)用31-40
• 3.1 子空間預(yù)測(cè)器31-34
• 3.1.1 子空間方法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)31-32
• 3.1.2 子空間預(yù)測(cè)器32-34
• 3.2 LQG控制方法的改進(jìn)34-36
• 3.2.1 基于MPC的LQG控制34-35
• 3.2.2 基于子空間的LQG控制35-36
• 3.3 子空間LQG控制在并網(wǎng)逆變器的應(yīng)用36-39
• 3.3.1 LQG控制器的算法實(shí)現(xiàn)37-38
• 3.3.2 LQG控制器仿真實(shí)現(xiàn)38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 基于子空間的H_∞控制及其在并網(wǎng)逆變器上的應(yīng)用40-52
• 4.1 魯棒控制基礎(chǔ)40-43
• 4.1.1 標(biāo)準(zhǔn)H_∞控制問(wèn)題40-42
• 4.1.2 混合靈敏度控制42-43
• 4.2 基于子空間的H_∞控制43-48
• 4.3 基于子空間的H_∞控制器在并網(wǎng)逆變器上的應(yīng)用48-51
• 4.3.1 H_∞控制器的算法實(shí)現(xiàn)48-50
• 4.3.2 H_∞控制器仿真實(shí)現(xiàn)50-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第5章 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析52-61
• 5.1 光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)52-53
• 5.2 本系統(tǒng)逆變器的仿真模型53-55
• 5.2.1 仿真軟件的簡(jiǎn)介53
• 5.2.2 仿真模型的建立53-55
• 5.3 仿真結(jié)果分析55-60
• 5.3.1 控制器輸出電流分析56-57
• 5.3.2 控制器動(dòng)態(tài)性能分析57-59
• 5.3.3 H_∞控制器的魯棒性分析59-60
• 5.4 本章小結(jié)60-61
• 第6章 總結(jié)與展望61-63
• 6.1 工作總結(jié)61
• 6.2 工作展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-68
• 致謝68-69
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文69

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