电子论文-基于重复控制技术的光伏逆变器并网控制策略研究

《电子论文-基于重复控制技术的光伏逆变器并网控制策略研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、基于重复控制技术的光伏逆变器并网控制策略研究　陈旭红1,单鸿涛1,鹿婷2时间:2009年01月08日        字体:大中小关键词:   摘 要：分析了电压型控制模式下的逆变器并网的电路结构和数学模型，提出了基于重复控制技术的光伏逆变器并网控制策略，仿真和实验结果表明方案满足逆变器并网要求。    关键词：光伏系统; 并网; 逆变器;重复控制    太阳能以其独具的可再生、清洁的优势，有很大的发展空间。而光伏并网发电系统是光伏系统的发展趋势，作为光伏系统的核心,并网逆变器的开发越来越受到学术界和产业界的关注。近年来,数字化逆变器控制技术获得广泛应用，无差拍控制、滑模变结构控制、神经网络控制

2、、模糊控制、广义预测控制、广义最小方差控制等数字控制方案获得了比较多的关注。然而，真正在实际逆变器系统中应用较多的是重复控制。    本文主要就并网逆变器的并网控制策略问题进行讨论，并以单相逆变器进行系统仿真研究。 1并网逆变器拓扑及并网控制策略    并网逆变器的输出控制模式主要有两种[1]：电压型控制模式和电流型控制模式。电压型控制模式的原理如图1所示，以输出电压作为被控量，并网逆变器的输出是和电网电压同频同相的电压源，并检测电感上的谐波电压对输出电压进行谐波补偿。整个系统相当于一个内阻很小的受控电压源。      电流型控制模式的原理如图2所示，以输出并网电感电流作为受控目标，逆变器的系

3、统输出是与电网电压同频同相的电流信号，整个系统等效于一个内阻较大的受控电流源。两套系统都是以母线电压作为外环控制，前端DC-DC控制变换器进行最大功率跟踪，不断调整占空比，输出直流母线电压不受控，因此后端的逆变器将母线电压稳定在恒值，实际上就保证了功率输出的平衡。市电系统可视为容量无穷大的定值交流电压源，如果光伏并网逆变器的输出采用电压控制，则实际上就是一个电压源与电压源并联运行的系统，这种情况下要保证系统稳定运行，必须采用锁相控制技术以实现与市电同步，在稳定运行的基础上，可通过调整逆变器输出电压的大小及相移以控制系统的有功输出与无功输出。并网电流和输出电源的质量完全取决于电网电压，只有当电网

4、电压质量很高时，才能得到高质量的并网电流和输出电源。如果电网电压受到扰动或出现不平衡，则由于并网逆变器对电网呈现出低阻特性，可能会影响逆变器的运行。如果逆变器的输出采用电流控制，则只需控制逆变器的输出电流以跟踪市电电压，再通过输出电感连接到电网，即可达到并联运行的目的。通过调整输出电流的给定值可以改变输出功率的大小，其控制方法相对简单。但如果要实现并网/独立两用光伏系统，则在独立运行模式下，逆变器要改为电压源输出的模式。这样就牵涉到两套控制系统的转换问题。故在此仅讨论图1所示的光伏系统。   2电压源控制型逆变器并网原理    电压源型逆变器并网的等效电路如图3所示，其中Us为电网电压，Ug为

5、逆变器输出电压，R+jX为逆变器并网缓冲电感的阻抗。由图3可知：           电网向逆变器输出的复功率为：          电网向逆变器输出的有功功率和无功功率及其在δ<5°时的近似等效分别如式(4)、式(5)所示：      由此可以看出，当电网电压幅值有差异时，传递无功功率；相角有差异时，传递有功功率。所以，根据图1所示的电压源型并网原理图，将电网电压均值作为逆变器输出电压幅值指令，保证无功功率为0，同时相位上保证超前电网电压一个相角δ，用以传递有功功率。同时，由于电网上的谐波将反映在并网电抗上，因此检测其两端电压的压差，取其谐波分量进行重复控制补偿，让逆变器发出一个与电网电压一

6、致的谐波电压，则在电感上就没有谐波分量，保证了输出电流的质量。 3控制系统设计 3.1重复控制器及补偿器设计    逆变器的控制死区、不对称因素、直流侧电压和电网等扰动因素的存在，会使逆变器输出波形产生畸变。如果采用传统PI控制，从理论上说系统是个有差系统，不可能实现无静差跟踪，通过增大比例系数虽然可以减小稳态误差，但会导致控制精度降低，甚至引起系统振荡。采用重复控制技术可以较好地解决这些问题。重复控制是基于内模原理的控制理论，即如果希望控制系统对某一参考信号进行无静差跟踪，则产生该参考信号的信号发生器必须包含在一个稳定的闭环系统中。并网逆变器的输出电流波形控制实质上是一个伺服系统设计问题，系

7、统需要跟踪的指令信号基波为正弦波，而需要抑制的扰动信号除了基波外还含有基波频率整数倍的多重谐波。由内模原理可知，要想实现输出信号和指令信号之间无静差，必须针对每一个指令信号和扰动信号设置一重内模，这将会使系统构造复杂化而难以实现。扰动信号的频率尽管很多，但它们都具有一个共同的特征：在每一个基波周期内都以相同的波形重复出现，重复控制利用“重复信号发生器”内模，很巧妙地解决了这个问题。在重复信号发生器