于 芃，孫樹敏，程 艷，王士柏，王玥嬌

（國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250003）

0 引言

近年來，在我國電力系統(tǒng)中，以光伏風(fēng)能等為代表的新能源發(fā)電裝機(jī)增長猛烈，因此須對電網(wǎng)供電臺區(qū)中儲能系統(tǒng)、電動(dòng)充電樁以及用戶可移動(dòng)負(fù)荷等對象進(jìn)行協(xié)同控制［1］。同時(shí)，由于各類儲能裝置輸出為直流電，需要電力電子器件的逆變才可滿足在臺區(qū)的穩(wěn)定運(yùn)行或并入交流大電網(wǎng)。由于供電臺區(qū)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式復(fù)雜，逆變器需具有多種控制策略才能滿足電壓、頻率各項(xiàng)指標(biāo)的平穩(wěn)運(yùn)行。幾種控制策略中，功率控制模式控制中分布式電源一般無法給供電臺區(qū)系統(tǒng)提供可靠的電壓支撐，電壓頻率控制模式控制外特性較差，一般在孤島狀態(tài)下工作［2-3］。

國內(nèi)外學(xué)者提出了基于下垂控制的虛擬同步發(fā)電技術(shù)控制策略［4］，通過下垂控制模擬傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)靜態(tài)特性，使得各儲能單元輸出功率實(shí)現(xiàn)合理分配，模擬了同步發(fā)電機(jī)的機(jī)械方程，使電網(wǎng)具有慣性和阻尼。文獻(xiàn)［5］提出了一種考慮線路阻抗效應(yīng)的分布式交流電力系統(tǒng)并聯(lián)逆變器控制，不需要控制互連，并自動(dòng)補(bǔ)償逆變器參數(shù)變化和線路阻抗不平衡。文獻(xiàn)［6］在基于逆變器輸出阻抗的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了電壓電流多環(huán)反饋控制器的設(shè)計(jì)，但該方法只能用于理想情況下輸出阻抗為感性時(shí)。

在電力系統(tǒng)中，各類電力裝置負(fù)荷時(shí)間常數(shù)不同，響應(yīng)不同。當(dāng)擾動(dòng)發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)同時(shí)存在微秒級別震蕩的電磁暫態(tài)過程，亦存在毫秒級別快速變化的機(jī)電暫態(tài)響應(yīng)。這就導(dǎo)致了系統(tǒng)抗擾動(dòng)能力較弱［7-8］。文獻(xiàn)［9］提出了一種相位超前補(bǔ)償?shù)姆椒▉硌a(bǔ)償電感電流反饋的延時(shí)，分析了不同諧振頻率下系統(tǒng)的響應(yīng)。此時(shí)，傳統(tǒng)下垂策略中基于坐標(biāo)系解耦的比例-積分控制策略以及自適應(yīng)調(diào)節(jié)無法應(yīng)對系統(tǒng)擾動(dòng)的快速變化。運(yùn)用現(xiàn)代魯棒控制理論，當(dāng)系統(tǒng)存在外界較大擾動(dòng)或參數(shù)攝動(dòng)時(shí)，基于系統(tǒng)模型可以設(shè)計(jì)出具有良好抗擾效果的魯棒控制器［10-11］。

文獻(xiàn)［12］構(gòu)建了一種混合靈敏度函數(shù)，用以提高微電網(wǎng)抗擊直流和交流擾動(dòng)的能力，文獻(xiàn)［13-14］提出了一種基于混合靈敏度來控制交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)中頻率的控制策略，構(gòu)建回路靈敏度函數(shù)，利用線性矩陣不等式求解Riccati 方程得到頻率控制器，增強(qiáng)了頻率對參數(shù)攝動(dòng)的魯棒性。

在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，提出了一種用于儲能逆變器虛擬同步發(fā)電機(jī)（Virtual Synchronous Generator，VSG）控制中對電壓H∞魯棒控制方法，解決了負(fù)載突變與濾波器參數(shù)變化降低電壓質(zhì)量的問題。相較于常規(guī)的電壓電流雙閉環(huán)比例-積分控制或下垂控制，跟蹤系統(tǒng)電壓能力、抗干擾能力更強(qiáng)。首先在傳統(tǒng)VSG控制合成參考電壓后，建立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的機(jī)理模型，同時(shí)對掃頻輸入到正弦波脈寬調(diào)制調(diào)制器產(chǎn)生的逆變器輸出信號進(jìn)行采集辨識得到系統(tǒng)的辨識模型，二者比較后，將外界干擾和建模誤差作為不確定性函數(shù)建立H∞魯棒控制器對參考電壓進(jìn)行跟蹤，增加了系統(tǒng)抗干擾性能，并通過MATLAB/Simulink搭建逆變器閉環(huán)控制模型，驗(yàn)證了所提出控制策略的有效性。

1 儲能逆變器主電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 虛擬同步發(fā)電技術(shù)原理

虛擬同步發(fā)電機(jī)中的下垂控制即模擬同步發(fā)電機(jī)有功功率與頻率的關(guān)系（功頻特性）和無功功率與電壓的關(guān)系（勵(lì)磁特性）。圖1 所示為儲能逆變器下垂特性曲線，包括功頻特性曲線和勵(lì)磁特性曲線。

圖1 下垂特性曲線

由圖1 可以推出，由逆變器功率下垂特性可以推出，傳統(tǒng)的下垂控制數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式中：fn為電網(wǎng)額定頻率，一般為50 Hz；Un為電網(wǎng)參考電壓幅值；f、U為下垂控制器輸出參考值；M、N分別為有功、無功下垂系數(shù)；Pref、Qref為額定參考功率。

虛擬同步發(fā)電技術(shù)在下垂調(diào)節(jié)有功-頻率環(huán)中模擬了同步發(fā)電機(jī)的機(jī)械特性，即

式中：J為同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；Tm為機(jī)械轉(zhuǎn)矩；Te為電磁轉(zhuǎn)矩；D為阻尼系數(shù)；ω0為電網(wǎng)額定角速度；ω為實(shí)際輸出電壓角速度。

儲能逆變器中引入轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和阻尼使系統(tǒng)的頻率支撐更可靠，對頻率震蕩有較強(qiáng)抑制作用，能夠更快過渡暫態(tài)過程［15］，同時(shí)又可以不受同步發(fā)電機(jī)中定子和轉(zhuǎn)子等物理結(jié)構(gòu)的限制，具有更寬的運(yùn)行范圍和動(dòng)態(tài)性能。

1.2 儲能逆變器主電路結(jié)構(gòu)

在供電臺區(qū)中，多個(gè)分布式電源或儲能系統(tǒng)經(jīng)逆變器等電力電子裝置高質(zhì)量地向各類負(fù)荷供電，經(jīng)過繼電器、變壓器等配電裝置與配電網(wǎng)絡(luò)相連接。在本文中，將其中一個(gè)分布式電源構(gòu)成的局域臺區(qū)用逆變器控制電路進(jìn)行等效研究，假設(shè)直流側(cè)電壓源Udc為常數(shù)，維持不變。

基于電壓魯棒控制的儲能逆變器原理如圖2 所示，主要包括：直流電源代替分布式電源提供直流電；三相電壓源逆變器將直流電轉(zhuǎn)為三相交流電；電感-電容濾波電路將逆變器輸出的方波轉(zhuǎn)化為符合電能質(zhì)量要求的三相正弦波以及控制器部分，控制器部分包括VSG 調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，電壓合成環(huán)節(jié)和魯棒控制器。

根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同，逆變電路可分為兩種形式：電流源型逆變器和電壓源型逆變器，本文主要采用三相全橋電壓源型逆變器。

圖2 中，Udc為直流側(cè)電壓；S1—S6為逆變器開關(guān)管；L、C分別為濾波器的濾波電感、電容，為避免電感-電容濾波器震蕩，在電容處并聯(lián)一個(gè)小電阻R；ea、eb、ec為逆變器輸出相電壓；iLa、iLb、iLc為VSG 輸出電感電流；Uabc為VSG 輸出電容電壓；Iabc為逆變器輸出電流；為VSG算法輸出參考電壓。

圖2 系統(tǒng)整體控制原理

利用電壓電流傳感器采集到的輸出電壓Uabc和輸出電流Iabc，在三相靜止坐標(biāo)系計(jì)算得到瞬時(shí)有功功率P和瞬時(shí)無功功率Q后轉(zhuǎn)為dq坐標(biāo)系下的功率關(guān)系式分別為：

式中：Ud、Uq為dq坐標(biāo)系下的輸出電壓；Id、Iq為dq坐標(biāo)系下的輸出電壓［16］。

綜上所述，可以得到基于H∞魯棒控制的儲能下垂逆變器的基本流程為：傳感器采集輸出電流Iabc和電壓Uabc，經(jīng)過功率計(jì)算得到輸出瞬時(shí)功率，加入后低通濾波器得到平均有功功率和無功功率。通過VSG 控制環(huán)節(jié)得到頻率指令值和電壓幅值參考值，對頻率對應(yīng)的角速度進(jìn)行積分得到電壓相位角，由此合成了三相對稱的參考電壓Uref，經(jīng)過park 變換從三相坐標(biāo)系轉(zhuǎn)為dq坐標(biāo)系后，將其輸入到魯棒控制模塊中得到參考信號，再經(jīng)過正弦脈寬調(diào)制技術(shù)（Sinusoidal Pulse Width Modulation，SPWM）得到脈沖驅(qū)動(dòng)信號控制逆變器中開關(guān)管的通斷，從而控制逆變單元的輸出電壓。

1.3 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立

在電力系統(tǒng)中，儲能單元、逆變器、濾波器等環(huán)節(jié)本身包含了大量非線性元件，如二極管、開關(guān)管等。所以整個(gè)系統(tǒng)本質(zhì)上可以當(dāng)作一個(gè)非線性且離散的系統(tǒng)。工程上常采用平均開關(guān)模型法來得到系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，其原理是將一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的瞬時(shí)值用平均值代替。

根據(jù)基爾霍夫定律，建立逆變器在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，表達(dá)式為：

式中：Ua、Ub、Uc為逆變器輸出電容電壓；Ia、Ib、Ic為負(fù)載公共連接點(diǎn)的電流。

實(shí)際工程應(yīng)用中，由于SPWM 控制逆變器開關(guān)管其狀態(tài)不連續(xù)，假設(shè)開關(guān)器件的頻率遠(yuǎn)大于基波輸出電壓的頻率，我們常使用狀態(tài)空間平均模型法得到逆變電路控制模型。

假設(shè)逆變器帶三相對稱阻性負(fù)載，則由式（4）可推得逆變橋輸出電壓UkN與公共連接點(diǎn)電壓即負(fù)載電壓Uk的傳遞函數(shù)為

式中：rf為負(fù)載電阻。

對于SPWM 調(diào)制的三相逆變器，當(dāng)考慮主電路的延時(shí)，逆變器則可當(dāng)作一個(gè)滯后環(huán)節(jié)，忽略高次項(xiàng)，其簡化后的滯后環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)為

式中：KPWM為逆變器比例系數(shù)。根據(jù)SPWM 調(diào)制原理，當(dāng)載波信號頻率fc遠(yuǎn)大于調(diào)制波信號頻率f時(shí)有

式中：Ulm為逆變橋輸出基波幅值；mlm為調(diào)制比。

由式（5）—式（7）可推得逆變電路從SPWM 調(diào)制器輸入到輸出負(fù)載電壓的傳遞函數(shù)為

以上分析均是基于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建立的機(jī)理模型。然而，由于系統(tǒng)的建模誤差，以及各環(huán)節(jié)存在的參數(shù)不確定性如有功功率和無功功率的耦合，進(jìn)而導(dǎo)致數(shù)學(xué)模型推算復(fù)雜。故本文采取了基于系統(tǒng)運(yùn)行和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)辨識得到的模型。

為了對電壓源逆變器組成的逆變電路的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行分析和控制，首先要得到逆變電路的動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型，以三路掃頻信號作為SPWM 的調(diào)制信號，對電壓源逆變器進(jìn)行充分的激勵(lì)，從而得到相應(yīng)的頻率響應(yīng)，根據(jù)頻率響應(yīng)辨識可得逆變電路的數(shù)學(xué)模型。

以三路掃頻信號作為SPWM 的調(diào)制信號，采集逆變器經(jīng)過濾波器后輸出的一路電容電壓如圖3所示。

圖3 輸出響應(yīng)曲線

由于開始輸入掃頻信號的頻率很小，遠(yuǎn)小于濾波器的截止頻率，故輸出電壓波形開始時(shí)依舊為方波，隨著頻率的上升逐漸變?yōu)檎也ǎ?7］。

將采集到的時(shí)域中的輸入輸出電壓信號通過離散傅里葉變換輸入到頻域中，并根據(jù)頻譜關(guān)系畫出該系統(tǒng)的波特圖。

利用離散傅里葉變換后的輸入輸出數(shù)據(jù)通過MATLAB 中的系統(tǒng)辨識工具箱辨識得到的從SPWM調(diào)制器輸入端的調(diào)制電壓到逆變器輸出電壓的傳遞函數(shù)為

從圖4 中可以看出，辨識所得的傳遞函數(shù)可以較好地?cái)M合電壓源逆變器組成的逆變電路的頻率特性曲線。

圖4 模型辨識曲線

2 逆變器電壓魯棒控制器的設(shè)計(jì)

當(dāng)儲能系統(tǒng)長期運(yùn)行時(shí)，其系統(tǒng)參數(shù)如濾波器參數(shù)會(huì)發(fā)生變化，使得供電質(zhì)量下降。魯棒控制器是基于能反應(yīng)系統(tǒng)的真實(shí)物理特性的傳遞函數(shù)族P 來進(jìn)行設(shè)計(jì)的。它不僅能粗略表示系統(tǒng)物理特性的標(biāo)稱模型G，即上一章節(jié)中通過辨識得到的傳遞函數(shù)；還會(huì)考慮系統(tǒng)的不確定性即系統(tǒng)受外界干擾以及參數(shù)變化等因素引起的擾動(dòng)，二者組成一個(gè)廣義被控對象，如圖5 所示。其中，Δm為規(guī)范化不確定性加性攝動(dòng)，并且‖Δm‖≤1；Wm為加性不確定性加權(quán)函數(shù)；r和y分別為輸入輸出。

圖5 廣義被控對象

魯棒控制器的設(shè)計(jì)可以使廣義被控對象達(dá)到穩(wěn)定，并且具有較好的跟蹤性能［18］。其控制思想的核心是最小化干擾對輸出的影響。

2.1 模型的不確定性

由式（9）中的傳遞函數(shù)以及圖5 的模型辨識曲線可以看出，系統(tǒng)的真實(shí)物理特性在標(biāo)稱模型上下波動(dòng)，這是由于受參數(shù)攝動(dòng)、傳感器靈敏度以及電力系統(tǒng)的擾動(dòng)誤差等影響，通過正弦掃頻信號激勵(lì)儲能逆變器辨識得到的標(biāo)稱模型不能完全描述系統(tǒng)真實(shí)的物理特性。因此，將儲能逆變電路的外界干擾和建模誤差看作模型的不確定性，則儲能逆變器的真實(shí)模型可以描述為

通過實(shí)驗(yàn)確定逆變器工作系統(tǒng)的標(biāo)稱模型G(s)與實(shí)際系統(tǒng)在頻率不同時(shí)的最大相對誤差，系統(tǒng)工作原理如圖6所示。在1～100 Hz的頻率范圍內(nèi)選擇多個(gè)頻率的激勵(lì)信號rx，對逆變電路進(jìn)行激勵(lì)，得到穩(wěn)態(tài)誤差的最大值ex。通過多次實(shí)驗(yàn)，測得標(biāo)稱系統(tǒng)在期望頻率范圍內(nèi)的加性不確定性上界如圖7所示。

圖6 系統(tǒng)工作原理

圖7 加性不確定性

通過對最大誤差進(jìn)行估計(jì)，可以得到G(s)的一個(gè)一階不確定性上界Wm(s)如下所示。

經(jīng)過上述工作求得系統(tǒng)的不確定性之后，按圖8所示進(jìn)行線性分式變換（Linear Fraction Transformation，LFT），其中輸入為Z=[r u w]T，輸出W=[y zwe]T，可以求得廣義被控對象P為

圖8 LFT變換

控制系統(tǒng)如圖9所示，其中w是模型不確定性的輸入，r為期望值即參考輸入。

圖9 控制系統(tǒng)

經(jīng)過上述LFT 變換，儲能逆變器輸出電壓的控制問題就轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的H∞魯棒控制問題［19］。

2.2 H∞魯棒控制器設(shè)計(jì)

H∞魯棒控制器的作用是當(dāng)系統(tǒng)不確定性Δm(s)和外部干擾噪聲存在的時(shí)候，保證系統(tǒng)仍然能夠穩(wěn)定地運(yùn)行，使系統(tǒng)的輸出能夠跟蹤期望輸入，并且能夠增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾的性能，從而使儲能系統(tǒng)可以對電網(wǎng)進(jìn)行高可靠供電。H∞魯棒控制系統(tǒng)的系統(tǒng)如圖9 所示。其中，r為期望值即參考輸入電壓udqref，y為輸出即母線電壓udq，G為建模得到的供電臺區(qū)儲能逆變器的標(biāo)稱模型，Wm(s)為上面小節(jié)中通過實(shí)驗(yàn)確定的模型加性不確定性上界，Δm(s)是規(guī)范化加性不確定性，K為待設(shè)計(jì)的魯棒控制器，u為控制器的輸出，e為期望值與實(shí)際值的誤差。

這樣，逆變器的輸出電壓的控制問題就可以變換為標(biāo)準(zhǔn)的H∞控制問題。標(biāo)準(zhǔn)的H∞控制框圖如圖10 所示，其中輸入為r=[udqref，Z]T；輸出為y=[udq，W]T，P為廣義被控對象，如圖9 所示的虛線框內(nèi)所示；K為待設(shè)計(jì)的魯棒控制器。

圖10 標(biāo)準(zhǔn)的H∞控制

于是有

式中：zw為控制器的不確定性。因此，為保證供電臺區(qū)系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性，并抑制Z對輸出的影響，要解決的抗干擾問題轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)一個(gè)輸出反饋控制器K，使臺區(qū)中的逆變器輸出電壓閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定，并且使Pzω的H∞范數(shù)最小，即

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的H∞魯棒控制器解法，并利用MATLAB 中的Hinfsyn 函數(shù)進(jìn)行控制器的求解，得到四階魯棒控制器為

對加控制器的閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行頻域分析，得到閉環(huán)系統(tǒng)的波特圖［20］，并與開環(huán)系統(tǒng)的波特圖做比較，如圖11 所示。圖11 中G為開環(huán)傳遞函數(shù)，GC為閉環(huán)傳遞函數(shù)。

圖11 系統(tǒng)開環(huán)與閉環(huán)波特圖對比

3 仿真驗(yàn)證

為驗(yàn)證所提出的基于魯棒控制的儲能逆變器控制策略的可行性和正確性，在MATLAB/Simulink 仿真平臺中，根據(jù)圖1 中系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框圖搭建了電壓源型逆變器下垂系統(tǒng)模型，仿真參數(shù)如表1 所示。儲能逆變器始終工作在孤島狀態(tài)，帶三相阻性負(fù)載，通過仿真驗(yàn)證系統(tǒng)在突加或突減負(fù)載的情況下，系統(tǒng)的輸出電壓輸出頻率及輸出功率的變化，驗(yàn)證儲能系統(tǒng)對電網(wǎng)調(diào)峰的需求，同時(shí)觀察系統(tǒng)參數(shù)變化時(shí)，電壓電流諧波含量相較于傳統(tǒng)控制策略的提升，滿足其調(diào)峰調(diào)壓調(diào)頻一體化要求。

表1 系統(tǒng)仿真參數(shù)

本文的控制算法主要對系統(tǒng)輸出的三相電壓和頻率進(jìn)行控制，為了簡化模型以突出對逆變器控制問題的突出討論。

3.1 負(fù)載投切工況對比

設(shè)置仿真時(shí)間為1.2 s，最初系統(tǒng)處于單機(jī)孤島運(yùn)行狀態(tài)，帶一個(gè)有功功率為5 kW（380 V/50 Hz），無功功率為2 kvar（380 V/50 Hz）的三相對稱阻性負(fù)載，在0.4 s 時(shí)，系統(tǒng)突加一個(gè)有功功率2 kW，無功功率為2 kvar 的阻性負(fù)載，在0.8 s 時(shí)突減該負(fù)載。利用不同負(fù)載的投切模擬負(fù)載突變的情況。觀察系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的暫態(tài)過程。整個(gè)過程，系統(tǒng)輸出的電壓波形和電流波形如圖12和圖13所示。

圖12 逆變器輸出電壓波形

圖13 逆變器輸出電流波形

由圖12 可以看出，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，輸出電壓開始時(shí)經(jīng)過小幅震蕩的暫態(tài)過程后，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)輸出波形無明顯大幅變化。由此可以驗(yàn)證所選的加權(quán)不確定性函數(shù)對應(yīng)的魯棒控制器具有較好的電壓波動(dòng)抑制能力。圖13 中可以看出輸出電流的大小隨著負(fù)載的變化而變化，暫態(tài)響應(yīng)時(shí)間短，且在負(fù)載變化時(shí)可以快速達(dá)到相應(yīng)狀態(tài)。從而可以看出此控制方法具有良好的跟蹤特性。

采取傳統(tǒng)VSG 控制策略與采用的魯棒控制策略后系統(tǒng)輸出的有功功率對比，如圖14所示。兩種控制策略下系統(tǒng)輸出電壓的頻率變化如圖15所示。

圖14 不同控制策略的輸出有功功率

由圖14 可以看出，傳統(tǒng)控制策略在剛開始接入負(fù)荷時(shí)，震蕩較明顯，超調(diào)量過大，且當(dāng)負(fù)荷突變時(shí)，輸出的有功功率也瞬時(shí)突變。而采用魯棒控制器的輸出為較平滑的曲線，且在負(fù)荷變化時(shí)幾乎無超調(diào)。由圖15 可以明顯看出，采用傳統(tǒng)控制策略的頻率變化幅度更大，魯棒控制器可以恢復(fù)由負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率變化。

圖15 不同控制策略的頻率

3.2 參數(shù)變化工況對比

在仿真模型中，濾波器的電感和電阻中加入白噪聲，模擬參數(shù)在一定范圍內(nèi)的無規(guī)律變化，分析系統(tǒng)輸出的跟蹤和適應(yīng)能力，結(jié)果如圖16—圖19所示。

圖16 參數(shù)固定時(shí)傳統(tǒng)控制電壓諧波分析

圖17 參數(shù)固定時(shí)魯棒控制電壓諧波分析

圖18 參數(shù)變化時(shí)傳統(tǒng)控制電壓諧波分析

圖19 參數(shù)變化時(shí)傳統(tǒng)控制電壓諧波分析

由圖16 和圖17 中兩種控制方式電壓諧波分析可知，魯棒控制策略的三相電壓諧波含量（Total Harmonic Distortion，THD）為0.26%，傳統(tǒng)下垂控制策略的電壓諧波含量1.09%，傳統(tǒng)下垂控制雖在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，但電能質(zhì)量較魯棒控制相比明顯下滑。但當(dāng)參數(shù)出現(xiàn)變化時(shí)，如圖18 和圖19 所示，傳統(tǒng)下垂控制的電壓諧波含量突增至3.43%，電能質(zhì)量明顯下滑，采用本文所述的魯棒控制策略的電壓諧波含量僅增加了0.47%，電能質(zhì)量得到明顯改善，由此可見其可以良好跟蹤系統(tǒng)輸入的特性。

4 結(jié)語

在電力系統(tǒng)中，一個(gè)供電臺區(qū)具有多元用戶對象，虛擬同步發(fā)電技術(shù)中的下垂策略作為儲能逆變器常用的控制策略，其控制策略的好壞決定了分布式電源接入供電臺區(qū)的穩(wěn)定性。傳統(tǒng)VSG 控制是在理想狀態(tài)下線路阻抗呈感性時(shí)得到的理想模型，實(shí)際控制中必然存在線路損耗與外界干擾。本文在下垂控制策略的基礎(chǔ)上，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的輸入電壓與輸出電壓的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)辨識得到系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，加入H∞魯棒控制器以改進(jìn)由傳統(tǒng)VSG 控制引起的電壓跌落，同時(shí)使系統(tǒng)頻率偏移量減小，根據(jù)系統(tǒng)干擾和誤差建立的不確定性加權(quán)函數(shù)，可以有效跟蹤系統(tǒng)輸入，提高系統(tǒng)抗干擾能力，從而滿足儲能系統(tǒng)有效參與電網(wǎng)削峰填谷、調(diào)頻調(diào)壓等功能中。