基于准比例谐振积分与重复控制的光伏并网逆变器研究

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1、第33卷第7期可再生能源Vol.33No.72015年7月RenewableEnergyResourcesJul.2015基于准比例谐振积分与重复控制的光伏并网逆变器研究1，2111杨苹，郑远辉，许志荣，梁平生（1.华南理工大学电力学院，广东广州510640；2.华南理工大学广东省绿色能源技术重点实验室，广东广州511458）摘要：光伏逆变器并网控制策略的性能直接影响输出电能质量。文章针对谐振控制策略存在的不足，提出准比例谐振积分控制和重复控制的复合控制方法，准比例谐振控制器实现对基波正弦电流的无静差跟踪，重复控制器作为谐波补偿器抑制电网低次谐波，积

2、分控制器消除低频直流的干扰，分析其稳态误差。仿真及实验结果表明，该控制方案能有效抑制谐波，具备良好的动态和稳态性能。关键词：并网逆变器；谐振控制；重复控制中图分类号：TM615文献标志码：A文章编号：1671-5292（2015）07-0993-06DOI:10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2015.07.0060引言针对上述问题，本文提出准比例谐振积分控光伏并网逆变器通过并网点与电网相连，其制与重复控制共同作用的逆变器控制策略。准比输出电压被电网钳住，因此一般光伏并网逆变器例谐振积分控制扩宽了谐振带宽，削弱对电网频采用电流控制方

3、案，通过控制逆变器的输出电流率的敏感度，同时增强系统对直流低频谐波干扰与电网电压同相位，实现光伏发电系统的单位功的抑制能力。重复控制利用谐波干扰的周期性扰[1]率因数并网。国内外学者对并网逆变器的电流动规律，进行逐周期积分补偿，抑制电网低频谐[9]控制技术进行了大量研究，目前主要有滞环控制、波，避免引入谐波补偿器，减化系统算法。PI控制、无差拍控制、重复控制（RC）和谐振控制1并网逆变器系统介绍[2]~[5]等控制策略。1.1系统主电路结构谐振控制是基于内模原理的一种控制方法，本文研究的光伏并网逆变器采用单相全桥拓其思想是在控制器中加入无损谐振环节，

4、使控制扑，如图1所示。LR器在基波频率处获得较大的增益，从而消除稳态误差，实现对正弦参考电流的无静差跟踪，但其谐S1S3振带宽较窄，在非基波频率处的增益很小，当电网PVVgUdc频率发生偏移时，无法有效跟踪参考电流，并且电S4S2Ig网出现低次谐波时，要求对低次谐波扰动均实现*I*UdcrdS无静差跟踪，系统需要引入谐振补偿器补偿电网1S4GV（s）GC（s）S2S3谐波，而随着谐波次数的增加，相应的谐波补偿器也会增加，因而控制算法变复杂，系统的运算量增图1光伏逆变器系统结构图[6]~[8]大。重复控制器能对重复出现的周期误差进行Fig.1Syste

5、mstructureofPVinverter逐周期积分补偿，进而抑制周期性的干扰，稳态时光伏发电系统由太阳能电池板、直流侧电容、能近似实现对正弦信号的无静差跟踪，具有较好功率开关管和输出滤波电感组成。Udc为直流侧电的稳态控制性能，但该控制器存在一个周期的延压，MOS开关管S1～S4组成单相全桥结构，L为输时，使其动态性能变差。出滤波电感，R为滤波电感寄生电阻。逆变器采用收稿日期：2015-01-07。基金项目：国家高技术研究发展“863”计划（2014AA052001）；广东省战略性新兴产业核心技术攻关项目（2012A032300001）；南沙区科

6、技计划项目（2013P005）。作者简介：杨苹（1967-），女，教授，博士生导师，研究方向为新能源发电并网与控制技术。E-mail：eppyang@gmail.com·993·可再生能源2015，33（7）电压外环和电流内环的双闭环控制方法。其中，电3.1准比例谐振控制压外环通过控制直流母线电压Udc的稳定来维持针对PR控制器谐振带宽小的问题，文献[10]光伏板输出功率与逆变器输出功率的平衡，电流采用准比例谐振控制策略（QPR），该方法既保持内环通过并网电流控制实现逆变器并网。本文研比例谐振控制策略在工频处增益高的优点，还扩究逆变器的逆变部分，因此

7、可将逆变桥前端的电宽该高增益区的带宽，因而系统在电网频率发生路看作一个恒压源，不考虑电压外环。微小偏移时仍能实现良好的跟踪效果。1.2系统数学模型QPR控制器的传递函数为根据图1的逆变器拓扑建立的电流环控制框2KRωcsGQPR（s）=Kp+22（1）图，如图2所示。s+2ωcs+ωg式中：Kp为比例参数；ωg为谐振基波角频率；KRVg（s）为谐振参数，与峰值增益成正比，起减小稳态误差I*（s）Ig（s）rGC（s）GINV（s）GF（s）的作用；ωc决定控制器的带宽。ωc越小，谐振峰值的宽度越窄，选择性越好，同时造成控制器对频率变化越敏感，一般ωc

8、取值为5～10rad/s。图2电流控制框图Fig.2Currentcontrolblockdiagram3.