内置重复控制器的差拍控制在并网逆变器中的应用

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1、第３２卷第６期现代电力Ｖｏｌ．３２Ｎｏ．６２０１５年１２月ＭｏｄｅｒｎＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＤｅｃ．２０１５文章编号：１００７－２３２２（２０１５）０６－００６３－０５文献标志码：Ａ中图分类号：ＴＭ６１５内置重复控制器的差拍控制在并网逆变器中的应用朱立刚，张建成，丁晓哲，王晓华（华北电力大学电力工程系，河北保定０７１００３）ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＢｅａｔＣｏｎｔｒｏｌｗｉｔｈＰｌｕｇ－ｉｎＲｅｐｅｔｉｔｉｖｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｎＧｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄＩｎｖｅｒｔｅｒＺＨＵＬｉｇａｎｇ，ＺＨＡＮＧＪｉａｎｃｈｅｎｇ，ＤＩ

2、ＮＧＸｉａｏｚｈｅ，ＷＡＮＧＸｉａｏｈｕａ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂａｏｄｉｎｇ０７１００３，Ｃｈｉｎａ）摘要：无差拍控制的光伏并网逆变器，其存在电流预测复杂问题和控制延时问题，可分别以采用差拍控制和减小０引言控制增益为解决措施，但会使输出电流相位落后于参考电随着传统能源的日益消耗和环境污染问题的日流，为进一步解决相位落后问题，提出了一种内置重复控益严重，发展和利用可再生绿色能源已成为各国政制器的差拍控制方法，并给出了重复控

3、制器的设计过程。府和学者的研究焦点。太阳能作为理想的绿色能该方法把相位落后视为一种周期性扰动，利用重复控制对［１］源，其光伏发电技术正在快速发展。逆变器作为周期性扰动的校正作用，通过内置重复控制器来抑制相位落后和电网电压谐波等周期性扰动因素，结合了无差拍控光伏系统的核心部件，其常用的控制策略有ＰＩＤ控［２－５］制和重复控制二者的优势。仿真结果表明了该方法的可行制、无差拍控制、重复控制、准ＰＲ控制等。性和有效性。现有的控制策略虽然在一定程度上能满足控制要求，但均存在各自的局限性。关键词：并网逆变器；无差拍控制；重复控制器；相位落后无差拍控

4、制拥有动态响应快、易于数字执行等Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙ［５］优点，随着数字控制技术的进一步发展，其优势ｄｅａｄｂｅａｔｃｏｎｔｒｏｌｈａｓｓｕｃｈｐｒｏｂｌｅｍｓａｓｃｕｒｒｅｎｔｐｒｅｄｉｃｔｃｏｍ－将更加明显，但它存在以下不足：对于模型参数误ｐｌｅｘｉｔｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｄｅｌａｙ，ａｎｄｔｈｅｂｅａｔｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｄｅ－差和死区时间等周期性扰动因素抑制效果不理ｃｒｅａｓｅｄｃｏｎｔｒｏｌｇａｉｎａｒｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅ

5、ｓｅｔｗｏｐｒｏｂｌｅｍｓ［６］想；在控制过程中需要对下一时刻的期望电流值ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｂｕｔｔｈｅｐｈａｓｅｏｆｏｕｔｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔｗｉｌｌｌａｇｂｅｈｉｎｄｔｈａｔｏｆｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｃｕｒｒｅｎｔ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍ进行预测，计算量大，而预测算法的优劣又将影响［７］ｏｆｐｈａｓｅｌａｇ，ａｂｅａｔｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｗｉｔｈｐｌｕｇ－ｉｎｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ到电流的预测精度及系统的鲁棒性能，这无疑对ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａ

6、ｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｒｏｃｅｓｓ预测算法的设计提出了较高的要求和难度，采用差ｏｆｔｈｅｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓａｌｓｏｇｉｖｅｎ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｉｓ拍控制可避免预测算法的设计问题，它以实时期望ｓｔｒａｔｅｇｙ，ｔｈｅｐｈａｓｅｌａｇｉｓｔａｋｅｎａｓａｋｉｎｄｏｆｐｅｒｉｏｄｉｃｄｉｓｔｕｒｂ－电流值代替下一时刻期望电流值，但其输出电流相ａｎｃｅ，ｔｈｅｐｌｕｇ－ｉｎｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓｕｓｅｄｔｏｒｅｓｔｒａｉｎｓｕｃｈ比于参考电流会落后一拍［８－９］；作为一种数字控制ｐｅｒ

7、ｉｏｄｉｃｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅａｓｐｈａｓｅｌａｇａｎｄｎｅｔｗｏｒｋｖｏｌｔａｇｅｈａｒ－方法，由零阶保持器及计算时间产生的控制延时是ｍｏｎｉｃｂｙｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌ，ｗｈｉｃｈｃｏｍｂｉｎｅｓｂｏｔｈａｄｖａｎｔａ－其固有缺点，将会导致系统振荡以至不稳定，文献ｇｅｓｏｆｄｅａｄｂｅａｔｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ［１０－１２］中提出的解决方法有减小控制增益或设计ｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｆｙｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄ状态观

8、测器，前者应用较为简单，但会使得输出电ｓｔｒａｔｅｇｙ．流与给定的参考电流之间出现相位差。重复控制作Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒ；ｄｅａｄｂｅａｔｃｏｎｔｒｏｌ；ｒｅ－为一