網側電流修正+重復控制的新型LCL并網控制策略

王蒙蒙，胡質良，劉　斌（南昌航空大學信息工程學院,南昌 330063）

網側電流修正+重復控制的新型LCL并網控制策略

王蒙蒙，胡質良，劉斌
（南昌航空大學信息工程學院,南昌 330063）

針對LCL濾波器容易產生諧振的特點，本文提出了一種在逆變側電流反饋的基礎上，把網側電流修正量引入電流內環的新型控制策略。這樣電流內環在跟蹤逆變側電感電流的同時可以跟蹤網側電感電流。在引入網側電流修正量后，為了加強控制力度，本文又在電流內環引入了重復控制器，利用重復控制器無靜差跟蹤周期性擾動。最后在Matlab/simulink平臺進行了理論仿真，仿真結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；網側電流修正量；重復控制

1　引言

本文提出了一種在逆變側電流做反饋的情況下，把網側電流修正量引入電流內環，使電流內環在跟蹤逆變側電流的同時可以跟蹤網側電流。為了跟蹤網側和逆變側周期性的擾動變量，本文在使用PI控制器的電流內環并聯重復控制器。

2　光伏逆變器的狀態空間數學模型

圖1為三相LCL型并網逆變器的拓撲，其中逆變側和網側的電感器分別為L1、L2，電容器為C。

根據圖1，利用KVL和KCL，可以得其在靜態坐標系下的系統模型為：

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

3　引入電網電流修正量的新型控制策略

因為直接對使用LCL濾波器的并網發電系統采取傳統單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三相控制策略的基礎上，把網側電流的修正量引入電流內環的新型控制策略。其控制框圖如圖2所示，其中kp2和ki2分別為修正網側電流變化的PI控制器的比例系數和積分系數。為了加強內環控制力度，本文提出在PI控制器上并聯重復控制器。根據內模原理，重復控制器可以實現對周期性擾動的無靜差跟蹤。

圖2為引入重復控制的新型控制策略，設置濾波系數Q(z)=0.98，N=200，補償相位滯后的超前環節S(z)=z4。

根據圖（2）所示的控制框圖求得加入逆變側電流修正量的控制系統閉環傳遞函數G2(s)：

其中：

選擇適合的kp2、ki2參數。根據式(3)，畫出新型控制系統的開環傳遞函數的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

在上文分析的基礎上在Matlab/simulink平臺進行了應用性仿真。仿真的參數為：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　結論

本文在基于逆變側反饋的控制器中引入了網側電流修正量和重復控制器，經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，提高系統的穩定性。

國家自然科學基金(批準號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，研究方向：光伏并網發電系統控制技術。