新型并网逆变器控制策略比较和数字实现

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上传日期: 2020-11-30

上 传 者: 马洪明他上传的所有资料

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标签:逆变器(1674)滤波器(3718)控制器(7370)

介绍两种新型PR(P+Resonant)控制策略,实现了并网逆变器输出电流的零稳态误差。通过理论分析对采用更实用的低通式和带通式准PR控制器性能进行了比较研究,并将数字信号处理中IIR数字滤波器的理论应用到控制器的离散化中,实现了控制器性能的优化。仿真分析证明带通式准PR控制策略具有更好的动态性能和抗电网电压干扰能力。1kW实验样机上的实验结果验证了理论和仿真分析的正确性。

近年来,风能、太阳能等可再生能源并网发电技术成为研究热点。并网逆变器作为可再生能源发电系统和电网的接口设备,起着重要的作用。其控制目标是实现正弦电流输出和相位控制,使逆变器工作在单位功率因数并网模式或无功补偿模式。常见的电流控制方法有PI控制等。PI控制易于实现、可靠性高,但其对正弦参考量却难以消除稳态误差[3]。为了解决该问题,本文采用PR控制实现了正弦电流控制的零稳态误差。首先分析了并网逆变器的基本原理,然后对两种PR控制器的性能进行了理论分析和比较,在此基础上采用更实用的准PR控制器,并借鉴数字信号处理中IIR数字滤波器理论,采用delta算子对控制器的性能进行了优化,最后,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

并网逆变器基本原理

系统结构

并网逆变器原理图如图1所示,系统直流侧电压由再生能源发电设备提供。本文采用400V直流稳压电源模拟再生能源设备。逆变桥输出经过电感L和并网开关S连接到电网上。逆变器正常工作在单位功率因数并网模式,并网输出电流是与电网电压同频同相的正弦波。

系统模型

系统控制结构如图2所示。由于开关频率(20kHz)远远高于电网频率,因此,为了便于分析忽略开关动作对系统的影响,将PWM逆变单元近似为一增益环节K。图2中,G(s)为系统控制器传递函数,R为电感L的串联等效电阻,Ugrid为电网电压,Iref是与电网电压同频同相的并网电流参考信号。

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