網(wǎng)側(cè)電流修正+重復(fù)控制的新型LCL并網(wǎng)控制策略

王蒙蒙，胡質(zhì)良，劉　斌（南昌航空大學(xué)信息工程學(xué)院,南昌 330063）

網(wǎng)側(cè)電流修正+重復(fù)控制的新型LCL并網(wǎng)控制策略

王蒙蒙，胡質(zhì)良，劉斌
（南昌航空大學(xué)信息工程學(xué)院,南昌 330063）

針對LCL濾波器容易產(chǎn)生諧振的特點，本文提出了一種在逆變側(cè)電流反饋的基礎(chǔ)上，把網(wǎng)側(cè)電流修正量引入電流內(nèi)環(huán)的新型控制策略。這樣電流內(nèi)環(huán)在跟蹤逆變側(cè)電感電流的同時可以跟蹤網(wǎng)側(cè)電感電流。在引入網(wǎng)側(cè)電流修正量后，為了加強控制力度，本文又在電流內(nèi)環(huán)引入了重復(fù)控制器，利用重復(fù)控制器無靜差跟蹤周期性擾動。最后在Matlab/simulink平臺進(jìn)行了理論仿真，仿真結(jié)果驗證了本文所提出的新型控制策略的可行性和有效性。

三相逆變器；LCL濾波器；網(wǎng)側(cè)電流修正量；重復(fù)控制

1　引言

本文提出了一種在逆變側(cè)電流做反饋的情況下，把網(wǎng)側(cè)電流修正量引入電流內(nèi)環(huán)，使電流內(nèi)環(huán)在跟蹤逆變側(cè)電流的同時可以跟蹤網(wǎng)側(cè)電流。為了跟蹤網(wǎng)側(cè)和逆變側(cè)周期性的擾動變量，本文在使用PI控制器的電流內(nèi)環(huán)并聯(lián)重復(fù)控制器。

2　光伏逆變器的狀態(tài)空間數(shù)學(xué)模型

圖1為三相LCL型并網(wǎng)逆變器的拓?fù)?，其中逆變?cè)和網(wǎng)側(cè)的電感器分別為L1、L2，電容器為C。

根據(jù)圖1，利用KVL和KCL，可以得其在靜態(tài)坐標(biāo)系下的系統(tǒng)模型為：

式（1）中：i1x、i2x、icx（x=a,b,c）分別為逆變器逆變橋側(cè)電流、網(wǎng)側(cè)電流、電容器電流；urx、ucx、ugx（x=a,b,c）分別為逆變側(cè)輸出電壓、電容電壓、電網(wǎng)電壓；uNO為中性點電勢；udc為直流側(cè)輸入電壓。Sx(x=a,b,c)為逆變器開關(guān)狀態(tài)。

3　引入電網(wǎng)電流修正量的新型控制策略

因為直接對使用LCL濾波器的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)采取傳統(tǒng)單L的控制策略始終存在諧振問題。因此本文提出了一種在傳統(tǒng)三相控制策略的基礎(chǔ)上，把網(wǎng)側(cè)電流的修正量引入電流內(nèi)環(huán)的新型控制策略。其控制框圖如圖2所示，其中kp2和ki2分別為修正網(wǎng)側(cè)電流變化的PI控制器的比例系數(shù)和積分系數(shù)。為了加強內(nèi)環(huán)控制力度，本文提出在PI控制器上并聯(lián)重復(fù)控制器。根據(jù)內(nèi)模原理，重復(fù)控制器可以實現(xiàn)對周期性擾動的無靜差跟蹤。

圖2為引入重復(fù)控制的新型控制策略，設(shè)置濾波系數(shù)Q(z)=0.98，N=200，補償相位滯后的超前環(huán)節(jié)S(z)=z4。

根據(jù)圖（2）所示的控制框圖求得加入逆變側(cè)電流修正量的控制系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)G2(s)：

其中：

選擇適合的kp2、ki2參數(shù)。根據(jù)式(3)，畫出新型控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)的Bode圖，并可以看出新型控制策略可以有效抑制諧波。

4　仿真分析

在上文分析的基礎(chǔ)上在Matlab/simulink平臺進(jìn)行了應(yīng)用性仿真。仿真的參數(shù)為：交流電源電壓幅值為eabc=311V，a,b,c三相電壓相差120°，逆變側(cè)電感值為L1=1.3e-3h，交流測電感值為L2=0.3-3h，LCL濾波電容值C=6uF，輸出電流給定幅值為i*=20A。

5　結(jié)論

本文在基于逆變側(cè)反饋的控制器中引入了網(wǎng)側(cè)電流修正量和重復(fù)控制器，經(jīng)過理論分析和仿真證了新型控制策略可抑制LCL濾波器的諧振，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

國家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號61463037) ，江西省教育廳科技項目(GJJ14531)。

王蒙蒙(1988—)，男，碩士研究生，控制理論與控制工程專業(yè)，研究方向：光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)。