一種并網(wǎng)逆變器功率跟蹤控制策略研究

摘要：分析了一種并網(wǎng)逆變器的功率跟蹤控制方案。由于采用自抗擾控制器(ADRC)，輸出電流能夠很好地跟蹤電網(wǎng)電壓，并能實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)。通過(guò)對(duì)電流的閉環(huán)跟蹤控制，實(shí)現(xiàn)了單位功率因數(shù)運(yùn)行，并向電網(wǎng)饋送電能。實(shí)驗(yàn)表明，采用ADRC，穩(wěn)定快速，輸出電流超調(diào)小，能夠有效地抑制各種擾動(dòng)，且啟動(dòng)性能與穩(wěn)定性能都要優(yōu)于常規(guī)控制器。
關(guān)鍵詞：逆變器；自抗擾控制器；電流跟蹤控制；魯棒性

1 引言
太陽(yáng)能以其清潔、無(wú)污染，取之不盡、用之不竭的優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注。太陽(yáng)能的利用方式主要包括熱利用、化學(xué)利用和光伏利用。經(jīng)過(guò)近半個(gè)世紀(jì)的研究，太陽(yáng)能光伏利用技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)異軍突起，成為能源工業(yè)中的一支后起之秀。并網(wǎng)逆變器作為可再生能源發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)的接入口，在并網(wǎng)發(fā)電中起到關(guān)鍵作用。因此，研究用于并網(wǎng)逆變器的控制方法具有重大意義和廣闊前景。
這里詳細(xì)分析了光伏并網(wǎng)逆變器的工作原理及控制原理，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種基于ADRC的電流跟蹤控制方案。此控制方案能有效實(shí)
現(xiàn)并網(wǎng)電壓跟蹤及MPPT。最后在仿真基礎(chǔ)上，進(jìn)行了樣機(jī)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。

2 光伏并網(wǎng)逆變器工作原理及控制
2．1 并網(wǎng)逆變器工作原理
圖1示出光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)組成。并網(wǎng)逆變器將可再生能源產(chǎn)生的直流電變換為正弦交流電，經(jīng)過(guò)濾波后輸送到電網(wǎng)。采用輸入電壓源方式為主，一般由低壓直流電源經(jīng)過(guò)DC／DC升壓后得到高壓直流電源。輸出控制采用電流控制方式的全橋逆變電路。通過(guò)控制電感電流的頻率和相位跟蹤電網(wǎng)電壓的頻率和相位，保持正弦輸出，以達(dá)到并網(wǎng)運(yùn)行的目的。圖1中，并網(wǎng)逆變器輸出高頻SVPWM電壓，Rs為濾波電感和線路的等效電阻。主電路逆變橋左右橋臂分別加以相位差為180°的SVPWM脈沖，經(jīng)交流側(cè)濾波電路濾除高頻信號(hào)后，向電網(wǎng)饋入同頻同相的正弦波電流。

2．2 并網(wǎng)逆變器控制策略
并網(wǎng)逆變器的控制主要分為對(duì)輸出電壓、電流的控制和MPPT。現(xiàn)有的控制方法包括滯環(huán)控制、雙環(huán)控制、空間矢量控制、無(wú)差拍控制和重復(fù)控制等。電網(wǎng)跟蹤控制設(shè)計(jì)的最終目的就是將直流電能發(fā)送至電網(wǎng)，即要求輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相，且功率因數(shù)為1。系統(tǒng)采用小慣性電流跟蹤控制方法，以固定開(kāi)關(guān)頻率的直接電流反饋控制進(jìn)行電流內(nèi)環(huán)設(shè)計(jì)。圖2為所提出的電流跟蹤控制并網(wǎng)控制原理框圖。通過(guò)采集太陽(yáng)能電池組件的電流與電壓，利用MPPT控制方法可得參考電壓Umax。Umax與太陽(yáng)能電池組件的實(shí)際電壓Ud比較后，其誤差經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)器得到指令電流iref，與正弦波參考相乘后得到正弦電流指令ig(ig即為ADRC所需要的參考電流)，再與實(shí)際并網(wǎng)側(cè)輸出電流比較后，通過(guò)ADRC，利用電壓前饋控制與電網(wǎng)電流反饋控制，使系統(tǒng)輸出與網(wǎng)側(cè)電網(wǎng)電壓同相位的正弦電流。