本发明属于电力电子，具体涉及基于固定时间终端滑模的并网逆变器改进自抗扰控制方法。
背景技术：
1、随着全球生态环境的日益恶化以及传统化石能源的枯竭，开发利用清洁的可再生能源已经成为了世界各国的主流选择，而光伏发电，风力发电等可再生能源发电之中都使用了三相逆变器，其是交直流电网互联的一个重要接口，三相逆变器的稳定可靠运行将对电力系统有着重要意义。在实际生产应用中，三相逆变器系统经常受到各种各样的干扰，例如系统内部参数摄动、负载变化引起的干扰等。为了解决上述问题，提升三相逆变器的性能，研究此问题的学者提出了多种控制方式，如pid控制、滑模控制、自抗扰控制、模糊控制和自适应控制等。
2、模糊控制虽然能处理非线性系统且具有一定的鲁棒性，但是其计算量大且对模型的依赖度过高。自适应控制不仅不需要精确的数学模型，而且其鲁棒性强并且有较强的容错能力，但是其设计缺乏系统性，无法定义控制目标且会导致控制精度降低，动态品质变差。而自抗扰控制以扩张状态观测器为核心，不需要精确的数学建模，在现代非线性控制中拥有良好的前景，而滑模控制因其鲁棒性强且收敛速度快等特点得到人们的广泛关注。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供基于固定时间终端滑模的并网逆变器改进自抗扰控制方法，提高了滑模控制器的动态响应速度和有效抑制抖振的能力。
2、本发明所采用的技术方案是，基于固定时间终端滑模的并网逆变器改进自抗扰控制方法，并网逆变器为三相全桥式逆变器，具体按照以下步骤实施：
3、步骤1：构建三相逆变器的等效数学模型；
4、步骤2：通过dq变换构造出三相逆变器在d-q轴旋转坐标系下的数学模型；
5、步骤3：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，即有功功率电流参考值ildref与无功功率电流参考值ilqref；
6、步骤4：根据步骤2三相逆变器的数学模型，选择系统变量，确定集总扰动项，构建自抗扰控制范式，设计降阶广义比例积分观测器；
7、步骤5：对步骤3功率外环输出的电流参考值ildref和ilqref与步骤2得到的d-q轴旋转坐标系下的数学模型的电流值构建误差项，以误差项构建出分数阶非奇异终端滑模面，通过设计固定时间终端滑模趋近律来改善系统的抖振现象，从而构建出滑模控制器；
8、步骤6：通过对步骤5构建的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、三相逆变器在a-b-c坐标系下的变量关系为：
12、
13、式(1)中，l为三相逆变器的滤波电感，ia、ib、ic为三相交流侧的输入电流；ea、eb、ec为并网侧三相电压；ua、ub、uc为三相交流电网电压。
14、步骤2具体为：
15、将式(1)经过d-q坐标变换得到d-q坐标系下逆变器交流侧微分方程为：
16、
17、式(2)中，r为三相逆变器的滤波电阻，ω为电网电压角频率；udr、uqr分别为d、q轴上的输出电压，udr＝sdudc、uqr＝squdc，udc为给定直流电压源；sd、sq分别为d、q轴开关函数；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、步骤3具体为：
19、在电网电压三相平衡的基础下，取电网电压d轴方向作为电压矢量的方向，根据瞬时功率原理，得到交流侧瞬时有功功率p和无功功率q为：
20、
21、因为ild，ilq具有耦合关系，因而需要对其进行解耦控制，以恒功率控制为前提，对无功和有功分别进行控制。
22、由式(3)得到d-q轴电流和功率的表达式：
23、
24、在此三相逆变器的基础上使用pq控制，pq控制包括功率外环和电流内环，在功率外环中，由式(4)得到电流内环的期望值ildref，ilqref。
25、步骤4具体为：
26、d轴与q轴的数学模型如式(2)所示，对其进行求导得：
27、
28、将式(5)转换成adrc范式为：
29、
30、式(6)中，bd、bq为控制量的增益，fd、fq为系统等效后的d轴、q轴集总扰动，集总扰动包括系统内外扰动、耦合部分以及未建模部分，其表达式为：
31、
32、令状态变量xd1＝e1＝ild-ildref，xd3＝fd，xq1＝e2＝ilq-ilqref，xq3＝fq,对d、q轴列写空间状态方程：
33、
34、根据式(8)设计固定时间观测器形式为：
35、
36、式(9)中，sgn(.)为符号函数；k1、k2、k3、k4、k5、k6；p1、p2、p3、p4、p5、p6为观测器增益，αi＝iα-(i-1)，α＝α1；βi＝iβ-(i-1)，β＝β1，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。
37、步骤5具体为：
38、设ild、ilq与电流参考值之间的偏差e1、e2为：
39、
40、表示分数阶微积分的算子，定义为：
41、
42、式(11)中，r(λ)为λ的实部，λ∈r为微积分的阶次；α和t分别是算子的上限与下限；
43、根据式(11)构造d-q轴上的分数阶非奇异终端滑模面sd、sq为：
44、
45、式(12)中，0＜λ1,λ2＜1；v1,v2＞1；0＜α,β,γ,κ＜1，sig(σ)ζ＝|σζsign(σ)，p、q为正常数，dλ-1sigα(e)、dν-1sigβ(e)为分数阶积分项和分数阶微分项，随着λ的增大，控制器的响应速度增大，当λ趋近于0时，分数阶演化为整数阶；
46、采用固定时间终端滑模趋近律设计d-q轴电流内环切换控制律udsw、uqsw：
47、
48、式(13)中，m1,m3＞1,0＜m2,m4＜1,l1、l2、l3、l4、l5、l6是正常数；
49、对式(12)进行求导得：
50、
51、通过式(14)得到d-q轴中电流内环的等效控制律udeq、uqeq为：
52、
53、联立式(13)、(15)得d-q轴的综合控制律udr、uqr为：
54、
55、本发明的有益效果是：
56、本发明基于固定时间终端滑模的并网逆变器改进自抗扰控制方法，首先针对传统adrc的非线性状态误差反馈控制参数整定困难，且其跟踪性能存在误差等问题设计了一种固定时间观测器来对系统的集总扰动进行更加精确的跟踪，同时为了减小传统滑模控制经常遇到的抖振问题，设计了一种分数阶非奇异终端滑模面来提高滑模控制器的跟踪精度，在趋近律方面，本发明设计了一种固定时间终端滑模趋近律提高了系统收敛速度，并且达到了减小抖振的效果。
1.基于固定时间终端滑模的并网逆变器改进自抗扰控制方法，所述并网逆变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所述的基于固定时间终端滑模的并网逆变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所述的基于固定时间终端滑模的并网逆变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所述的基于固定时间终端滑模的并网逆变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所述的基于固定时间终端滑模的并网逆变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所述的基于固定时间终端滑模的并网逆变器改进自抗扰控制方法，其特征在于，所述步骤5具体为：
