新型并网逆变器控制策略比较和数字实现

　　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。