本发明属于电力电子，具体涉及基于分数阶积分滑模的光储变流器改进自抗扰控制方法。
背景技术：
1、随着社会的逐渐发展，人们对能源的需求逐渐扩大，然而传统能源例如煤、石油和天然气等的不可再生性和不清洁性导致能源的日益短缺，因此新型能源对传统能源的替代迫在眉睫。清洁能源包括光能、风能、潮汐能等，而太阳能清洁能源的研究也是逐步加深，但是由于温度，光照强度等不可控因素的影响使得光伏发电系统的输出功率会有较大的波动性，由此会给系统中的设备带来损坏或减少了使用寿命，且光伏发电系统直接并入大电网中会降低点电能质量和造成直流母线有较大波动，影响了供配电效率和质量。因此，光伏系统中并入储能系统是提升电网稳定性的一个有利方法。
2、在光储并网系统中，光伏和储能电池通过直流母线耦合的光储变流器是储能系统的重要组成部分。传统的pi控制因为其非线性，强耦合和多输入多输出等特点而难以控制，从而很难达到控制需求，而面对光储变流器高精度，响应快等控制要求，国内外研究者提出了的控制方法，例如滑模控制、自抗扰控制、模糊控制和模型预测控制等，而模糊控制虽然控制简单且不需要被控对象的数学模型，但是其缺乏系统性且参数调节困难使得对光储变流器的稳定控制有些许影响；模型预测控制虽然善于处理多输入多输出系统，但是由于其计算复杂且受模型误差影响等因素导致其不能对光储变流器有着足够的控制。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供基于分数阶积分滑模的光储变流器改进自抗扰控制方法，解决了传统的滑模抑制抖振效果差、收敛速度慢的问题。
2、本发明所采用的技术方案是，基于分数阶积分滑模的光储变流器改进自抗扰控制方法，用于对光储变流器后级变流器进行控制，后级变流器为三相全桥式逆变器，具体按照以下步骤实施：
3、步骤1：构建三相全桥式逆变器的空间状态方程；
4、步骤2：通过dq变换将三相全桥式逆变器的空间状态方程转换为d-q轴旋转坐标系下的数学模型；
5、步骤3：构建自抗扰控制范式，设计有限时间观测器；
6、步骤4：给定的有功功率与无功功率经过功率外环得到电流内环的d-q轴的电流参考值；
7、步骤5：构建分数阶积分滑模面，通过使用指数趋近律来改善系统的抖振现象，从而构建分数阶积分滑模控制器；
8、步骤6：通过分数阶积分滑模控制器获得控制输出，使用spwm调制得到占空比，将占空比应用于三相全桥式逆变器开关管的控制中，从而实现对全桥开关的信号控制。
9、本发明的特点还在于：
10、步骤1具体为：
11、三相全桥式逆变器在三相坐标系下的数学模型为：
12、
13、式(1)中，uao、ubo、uco分别为三相逆变器a、b、c相逆变器滤波部分电压与配网侧电压之和，r为等效电阻，ia、ib、ic分别为三相全桥式逆变器a、b、c三相输出相电流，l为三相全桥式逆变器交流测滤波电感，ea、eb、ec分别为并网侧a、b、c三相电压。
14、步骤2具体为：
15、将式(1)从三相坐标系转换为两相旋转d-q坐标系，得其两相坐标系下的数学模型为：
16、
17、式(2)中，r为三相全桥式逆变器的滤波电阻，ω为电网电压角频率；ud、uq分别为d、q轴上的输出电压，ud＝sdudc、uq＝squdc；sd、sq分别为d、q轴开关函数；udc为直流侧的母线电压；ed、eq分别为电网电压在d、q轴上的分量；ild、ilq分别为网侧电流在d、q轴的分量；
18、对式(2)求导将其化为满足二阶自抗扰的范式：
19、
20、步骤3具体为：
21、定义控制对象：
22、
23、式(4)中，y为三相逆变器系统的输出，u为系统的输入控制，b为控制量u的增益，bd、bq即为d、q轴的控制量ud、uq的增益，f为系统中的所有扰动之和，其中，y＝[y1y2]t；b＝[bdbq]t；u＝[uduq]t；f＝[fdfq]t，定义fd、fq为d、q轴的集总扰动；定义y1＝ild，y2＝ilq，yref为输出目标值，定义d、q轴上的输出目标值分别为ildref，ilqref；
24、将式(4)表达为矩阵形式：
25、
26、式(5)中，bd、bq、fd、fq表示为：
27、
28、定义d轴状态变量xd1＝e1、xd3＝fd，q轴状态变量为xq1＝e2、xq3＝fq，则式(4)所示系统的空间状态方程为：
29、
30、根据式(7)的空间状态表达式设计有限时间观测器的形式为：
31、
32、式(9)中，k1、k2、k3、k4、k5、k6为观测器增益，0.5＜α1＜1，αi＝iα-(i-1),α＝α1，其中i＝1,2,3,4…；zd1、zd2、zd3、zq1、zq2、zq3分别为xd1、xd2、xd3、xq1、xq2、xq3的观测值。
33、步骤4具体为：
34、设光储变流器的有功功率和无功功率参考值为pref、qref，当光储变流器运行时，内环d、q轴电流参考值ildref、ilqref分别表示为：
35、
36、步骤5具体为：
37、设ild、ilq与对应电流参考值之间的偏差e1、e2为：
38、
39、表示分数阶微积分的算子，定义为：
40、
41、式(11)中，r(λ)为λ的实部，λ是实数，为微积分的阶次；α和t分别是算子的上限与下限；
42、滑模面采取分数阶积分滑模，定义d轴和q轴的分数阶积分滑模面sd、sq为：
43、
44、式(12)中，p1、p2、p3、p4为正常数，λ+1为分数阶积分的阶次，且λ>0；
45、对式(12)求导得：
46、
47、引入d、q轴的指数趋近律有y1、y2：
48、
49、式(13)中，ε1,ε2,p5,p6为正常数；
50、联立式(13)与式(14)得d、q轴的控制律ud、uq为：
51、
52、本发明的有益效果是：
53、1)本发明基于分数阶积分滑模的光储变流器改进自抗扰控制方法，针对传统滑模的缺点，通过在滑模模型中引入分数阶微积分，所提出的分数阶滑模速度控制器设计由一个分数阶微分组成的滑模面，通过引入传统的指数趋近律来改善滑模的抖振现象，具有收敛速度快，跟踪精度高和抗干扰抑制性能更好等特点，且相对于传统滑模控制，抖振效应更小；
54、2)采用有限时间观测器，不仅具有传统观测器观测扰动，不需要建立并网逆变器的精确数学模型的特点，而且具有有限时间收敛的特点，有限时间观测器通过设计观测器的参数来保证观测误差系统的齐次性，使得稳定性更强，且可以保证稳定的轨迹跟踪效果；
55、3)采用分数阶积分滑模控制器以三相输出电流经过d-q坐标转换得到两相旋转坐标系下的电流，以电流误差作为输入，引入至滑模面参数，并与趋近律相互校正，使得系统不断朝稳定方向校正。
1.基于分数阶积分滑模的光储变流器改进自抗扰控制方法，用于对光储变流器后级变流器进行控制，所述后级变流器为三相全桥式逆变器，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
2.根据权利要求1所述的基于分数阶积分滑模的光储变流器改进自抗扰控制方法，其特征在于，所述步骤1具体为：
3.根据权利要求2所述的基于分数阶积分滑模的光储变流器改进自抗扰控制方法，其特征在于，所述步骤2具体为：
4.根据权利要求3所述的基于分数阶积分滑模的光储变流器改进自抗扰控制方法，其特征在于，所述步骤3具体为：
5.根据权利要求4所述的基于分数阶积分滑模的光储变流器改进自抗扰控制方法，其特征在于，所述步骤4具体为：
6.根据权利要求5所述的基于分数阶积分滑模的光储变流器改进自抗扰控制方法，其特征在于，所述步骤5具体为：
