一种LCL滤波器的电网侧电流确定方法与流程

本说明书实施例涉及储能变流器并网控制，具体涉及一种lcl滤波器的电网侧电流确定方法。

背景技术：

1、为降低硬件成本，经lcl滤波器并网的储能变流器系统通常仅在变流器侧设置电流传感器采集变流器侧滤波电流，并在滤波电容侧设置电压传感器采集滤波电容电压，而网侧滤波电流则通过变流器侧滤波电流直接等效替代。然而，滤波电容支路实际存在电流流通，直接等效方式忽略了电容电流分量，会在控制系统中引入稳态误差及高频谐波干扰，降低并网电流质量。

2、现有技术中，部分方案通过对滤波电容电压进行微分处理以获取电容电流，进而重构网侧滤波电流。但该方式属于开环观测，对电压采样噪声及传感器干扰高度敏感，且完全依赖理想电容模型。当电容参数发生偏移时，重构的网侧滤波电流存在相位和幅值偏差，导致观测误差大、动态响应慢，鲁棒性不足。

技术实现思路

1、本说明书实施例的目的是提供一种lcl滤波器的电网侧电流确定方法，以克服现有方法中存在的观测误差大、动态响应慢，鲁棒性不足的问题。

2、为了解决上述技术问题，一方面，本说明书实施例提供了一种lcl滤波器的电网侧电流确定方法，包括：

3、构建包括待求解输入增益和待求解总扰动的lcl滤波器超局部模型；所述超局部模型表征滤波电容电压变化率与变流器侧电流、输入增益和总扰动之间的关联关系；所述输入增益表征滤波电容电压变化率与变流器侧电流之间的动态比例关系，用于消除滤波电容漂移不确定性对电网侧电流的作用；所述总扰动表征影响滤波电容电压变化率的未知因素的综合作用，未知因素包括电网侧电流；

4、基于相邻采样时刻的总扰动近似相等的约束，根据变流器侧电流和滤波电容电压在多个采样时刻的采样值，求解输入增益；

5、以滤波电容电压的观测误差趋于零为目标，基于超局部模型，求解总扰动；

6、根据总扰动与输入增益，确定电网侧电流。

7、进一步地，所述构建包括待求解输入增益和待求解总扰动的lcl滤波器超局部模型，包括：

8、根据lcl滤波器的拓扑结构，确定滤波电容电压变化率与变流器侧电流、电网侧电流及滤波电容之间的物理关系；

9、基于滤波电容，确定待求解的输入增益；

10、基于电网侧电流对滤波电容电压变化率的作用，确定待求解的总扰动；

11、基于物理关系，构建以变流器侧电流为输入、以滤波电容电压变化率为输出、且包括待求解输入增益和待求解总扰动的超局部模型。

12、进一步地，所述基于物理关系，构建以变流器侧电流为输入、以滤波电容电压变化率为输出、且包括待求解输入增益和待求解总扰动的超局部模型，包括：

13、基于物理关系，使用如下公式构建以变流器侧电流为输入、以滤波电容电压变化率为输出、且包括待求解输入增益和待求解总扰动的超局部模型：

14、；

15、式中， 为滤波电容电压，为滤波电容电压变化率，为变流器侧电流，为待求解输入增益，为待求解总扰动。

16、进一步地，所述基于相邻采样时刻的总扰动近似相等的约束，根据变流器侧电流和滤波电容电压在多个采样时刻的采样值，求解输入增益，包括：

17、对超局部模型进行离散化处理，以分别建立当前采样时刻和前一采样时刻的离散化方程；

18、以相邻采样时刻的总扰动近似相等为约束，联立当前采样时刻和前一采样时刻的离散化方程，以消去总扰动；

19、根据联立求解结果，利用当前采样时刻和前一采样时刻的滤波电容电压的采样值及变流器侧电流的采样值，计算当前采样时刻的输入增益。

20、进一步地，所述对超局部模型进行离散化处理，以分别建立当前采样时刻和前一采样时刻的离散化方程，包括：

21、使用如下公式对超局部模型进行离散化处理，以分别建立当前采样时刻和前一采样时刻的离散化方程：

22、；

23、式中，、和分为采样时刻、和的滤波电容电压，为采样周期，和分别为采样时刻的变流器侧电流和总扰动，和分别为采样时刻的变流器侧电流和总扰动，为输入增益。

24、进一步地，所述根据联立求解结果，利用当前采样时刻和前一采样时刻的滤波电容电压的采样值及变流器侧电流的采样值，计算当前采样时刻的输入增益，包括：

25、根据联立求解结果，利用当前采样时刻和前一采样时刻的滤波电容电压的采样值及变流器侧电流的采样值，使用如下公式计算当前采样时刻的输入增益：

26、；

27、式中，为当前采样时刻的输入增益，、和分为采样时刻、和的滤波电容电压，为采样周期，和分别为采样时刻和的变流器侧电流。

28、进一步地，所述以滤波电容电压的观测误差趋于零为目标，基于超局部模型，求解总扰动，包括：

29、将输入增益和变流器侧电流输入扩张状态观测器；

30、获取滤波电容电压在当前时刻的观测值与采样值之间的偏差，作为滤波电容电压的观测误差；

31、以观测误差趋于零为目标，通过扩张状态观测器对超局部模型中的总扰动进行迭代估计，输出当前采样时刻的总扰动。

32、进一步地，所述以观测误差趋于零为目标，通过扩张状态观测器对超局部模型中的总扰动进行迭代估计，输出当前采样时刻的总扰动，包括：

33、以观测误差趋于零为目标，使用如下公式对超局部模型中的总扰动进行迭代估计，输出当前采样时刻的总扰动：

34、；

35、式中，为观测误差，和分别为滤波电容电压在采样时刻的观测值与采样值，为滤波电容电压在采样时刻的观测值，为采样周期，为采样时刻的变流器侧电流，为输入增益，和分别为采样时刻和的总扰动，和分别为扩张状态观测器的第一增益系数和第二增益系数，为扩张状态观测器的带宽。

36、进一步地，所述根据总扰动与输入增益，确定电网侧电流，包括：

37、根据当前采样时刻的总扰动与输入增益的比较结果，确定当前采样时刻的电网侧电流。

38、进一步地，所述根据当前采样时刻的总扰动与输入增益的比较结果，确定当前采样时刻的电网侧电流，包括：

39、根据当前采样时刻的总扰动与输入增益的比较结果，使用如下公式确定当前采样时刻的电网侧电流：

40、；

41、式中，、和分别为采样时刻的电网侧电流、总扰动和输入增益。

42、再一方面，本说明书实施例提供了一种lcl滤波器的电网侧电流确定装置，包括：

43、构建模块，用于构建包括待求解输入增益和待求解总扰动的lcl滤波器超局部模型；所述超局部模型表征滤波电容电压变化率与变流器侧电流、输入增益和总扰动之间的关联关系；所述输入增益表征滤波电容电压变化率与变流器侧电流之间的动态比例关系，用于消除滤波电容漂移不确定性对电网侧电流的作用；所述总扰动表征影响滤波电容电压变化率的未知因素的综合作用，未知因素包括电网侧电流；

44、第一求解模块，用于基于相邻采样时刻的总扰动近似相等的约束，根据变流器侧电流和滤波电容电压在多个采样时刻的采样值，求解输入增益；

45、第二求解模块，用于以滤波电容电压的观测误差趋于零为目标，基于超局部模型，求解总扰动；

46、确定模块，用于根据总扰动与输入增益，确定电网侧电流。

47、再一方面，本说明书实施例提供了一种计算机设备，包括：

48、存储器，用于存储计算机程序；

49、处理器，用于执行所述计算机程序以实现上述lcl滤波器的电网侧电流确定方法。

50、再一方面，本说明书实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被执行时实现上述lcl滤波器的电网侧电流确定方法。

51、再一方面，本说明书实施例提供了一种计算机程序产品，包括有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述lcl滤波器的电网侧电流确定方法。

52、由以上本说明书实施例提供的技术方案可见，本说明书实施例中输入增益随滤波电容参数漂移自适应调整，使电网侧电流的确定结果不受电容老化、温度变化及批次差异的影响，提升了参数鲁棒性；总扰动通过观测误差闭环反馈趋于零的方式求解，而非开环微分或滤波近似，能够抑制采样噪声和未建模动态对观测结果的干扰，提升电网侧电流的确定精度；此外，电网侧电流由总扰动与输入增益共同确定，无需依赖滤波电容标称参数，避免了因参数失配引入的稳态误差。