單相并網逆變器的魯棒控制研究
白真貴,王正仕,陳輝明,陳廣泰,高永軍,張海鈺
浙江大學電氣學院,浙江杭州
中國北車集團永濟新時速電機電器公司,山西永濟
摘 要:針對分布式發電對并網逆變器的控制性能要求,介紹了一種基于誤差空間法的魯棒控制器在并網逆變器中的應用。該控制器以現代控制理論為設計基礎,將系統跟蹤誤差作為狀態變量。系統控制目標是使得輸出誤差隨時間推移而趨近于零。因而,與傳統的控制方法相比,即使在電網電壓波動和畸變情況下,魯棒控制仍能保證系統零穩態誤差跟蹤正弦參考信號,消除并網輸出電流的相位漂移,實現單位功率因數輸出,改善電能質量。通過理論分析,給出了該控制器參數的詳細設計方法。采用美國某公司的TMS320F2808DSP芯片搭建了數字控制平臺。5kW實驗樣機上的實驗結果驗證了理論和仿真分析的正確性。
關 鍵 詞:并網逆變器;誤差空間;魯棒控制;零穩態誤差;功率因數
1 引 言
在能源危機背景下,風電,太陽能發電等清潔能源日益受到世界各國的重視。2009年初,中國《政府工作報告》明確提出將積極發展清潔能源。并網逆變器作為發電系統與電網之間的橋梁,其控制策略亦是研究熱點。本文征對太陽能等小型發電系統用到的單相并網逆變器進行了研究。理想情況下,要求并網逆變器輸出正弦電流,且能準確跟蹤電網電壓頻率,相位和電網容量給定的變化[1],即以單位功率因數向電網供電。傳統控制方法有滯環控制[1],PI控制[2]等。滯環控制響應速度快,穩定性好,但控制精度受開關頻率和損耗的制約,且對噪聲較為敏感。PI控制可靠性高,簡單實用,但其無法消除穩態誤差[3]。文獻[34]提出一種具有零穩態誤差的準諧振控制器(PR控制器)。文中指出,該控制器穩態性能好,抗擾動能力強。但其參數設計比較繁瑣,實現起來有一定難度。文獻[2,57]采用重復控制及預測電流控制技術,實現了無差跟蹤,然而計算量大,對參數變化較為敏感。本文采用狀態空間分析法,設計出一個基于誤差空間法的控制器[8],該控制器性能更加優越。
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