网侧电流修正+重复控制的新型LCL并网控制策略

王蒙蒙，胡质良，刘　斌（南昌航空大学信息工程学院,南昌 330063）

网侧电流修正+重复控制的新型LCL并网控制策略

王蒙蒙，胡质良，刘斌
（南昌航空大学信息工程学院,南昌 330063）

针对LCL滤波器容易产生谐振的特点，本文提出了一种在逆变侧电流反馈的基础上，把网侧电流修正量引入电流内环的新型控制策略。这样电流内环在跟踪逆变侧电感电流的同时可以跟踪网侧电感电流。在引入网侧电流修正量后，为了加强控制力度，本文又在电流内环引入了重复控制器，利用重复控制器无静差跟踪周期性扰动。最后在Matlab/simulink平台进行了理论仿真，仿真结果验证了本文所提出的新型控制策略的可行性和有效性。

三相逆变器；LCL滤波器；网侧电流修正量；重复控制

1　引言

本文提出了一种在逆变侧电流做反馈的情况下，把网侧电流修正量引入电流内环，使电流内环在跟踪逆变侧电流的同时可以跟踪网侧电流。为了跟踪网侧和逆变侧周期性的扰动变量，本文在使用PI控制器的电流内环并联重复控制器。

2　光伏逆变器的状态空间数学模型

图1为三相LCL型并网逆变器的拓扑，其中逆变侧和网侧的电感器分别为L1、L2，电容器为C。

根据图1，利用KVL和KCL，可以得其在静态坐标系下的系统模型为：

式（1）中：i1x、i2x、icx（x=a,b,c）分别为逆变器逆变桥侧电流、网侧电流、电容器电流；urx、ucx、ugx（x=a,b,c）分别为逆变侧输出电压、电容电压、电网电压；uNO为中性点电势；udc为直流侧输入电压。Sx(x=a,b,c)为逆变器开关状态。

3　引入电网电流修正量的新型控制策略

因为直接对使用LCL滤波器的并网发电系统采取传统单L的控制策略始终存在谐振问题。因此本文提出了一种在传统三相控制策略的基础上，把网侧电流的修正量引入电流内环的新型控制策略。其控制框图如图2所示，其中kp2和ki2分别为修正网侧电流变化的PI控制器的比例系数和积分系数。为了加强内环控制力度，本文提出在PI控制器上并联重复控制器。根据内模原理，重复控制器可以实现对周期性扰动的无静差跟踪。

图2为引入重复控制的新型控制策略，设置滤波系数Q(z)=0.98，N=200，补偿相位滞后的超前环节S(z)=z4。

根据图（2）所示的控制框图求得加入逆变侧电流修正量的控制系统闭环传递函数G2(s)：

其中：

选择适合的kp2、ki2参数。根据式(3)，画出新型控制系统的开环传递函数的Bode图，并可以看出新型控制策略可以有效抑制谐波。

4　仿真分析

在上文分析的基础上在Matlab/simulink平台进行了应用性仿真。仿真的参数为：交流电源电压幅值为eabc=311V，a,b,c三相电压相差120°，逆变侧电感值为L1=1.3e-3h，交流测电感值为L2=0.3-3h，LCL滤波电容值C=6uF，输出电流给定幅值为i*=20A。

5　结论

本文在基于逆变侧反馈的控制器中引入了网侧电流修正量和重复控制器，经过理论分析和仿真证了新型控制策略可抑制LCL滤波器的谐振，提高系统的稳定性。

国家自然科学基金(批准号61463037) ，江西省教育厅科技项目(GJJ14531)。

王蒙蒙(1988—)，男，硕士研究生，控制理论与控制工程专业，研究方向：光伏并网发电系统控制技术。