[发明专利]基于重复控制和干扰观测器的并网逆变器组合控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于重复控制和干扰观测器的并网逆变器组合控制方法，属电力行业技术领域。

背景技术

随着光伏并网发电系统应用越来越广泛，像国际电工委员会提出的IEC61727-2004以及国家关于光伏系统并网技术要求都对并网电流谐波有着严格的要求。目前，对于逆变器的控制大多采用电流控制方案，其控制策略有：PID控制、电流滞环控制、状态反馈控制、无差拍控制、比例谐振控制、滑模控制、重复控制、以及其它智能控制等。其中对谐波有较好处理能力的有比例谐振控制和重复控制。

比例谐振控制利用谐振环节在谐振频率点提供的高增益实现对该频率信号的无静差控制，因此能够处理各次谐波；然而它的缺点是：若需要对若干个谐波信号进行跟踪就需要对应数量的控制器，导致系统结构复杂、实现困难，增加了DSP的计算负担，并且当需要补偿的谐波靠近剪切频率时，比例谐振控制的高增益峰值会影响系统的稳定性。

重复控制是一种基于内模原理的控制方法，只需一个内模就可以对所有谐波进行处理，系统结构简洁；它的突出特点是稳态特性好，因此在静止无功补偿器、有源电力滤波器、并网逆变器中广泛应用。但重复控制有一个致命的弱点，就是它的控制实时性差，动态响应速度慢。目前大量研究工作致力于对重复控制的改进，而改进的思路大都集中在两个方面：一是对重复控制内模的改进；二是组合控制方法。

张帆在标题为“SPWM逆变器的重复控制方法研究”（[硕士学位论文]，浙江工业大学，2011）的文章中提出了1/4周期重复控制，提高了系统的动态响应，但是重复控制器的设计复杂。

Shuai Jiang，Dong Cao and Yuan Li等人在标题为“Low-THD,Fast-Transient,and Cost-Effective Synchronous-Frame Repetitive Controller for Three-Phase UPS Inverters,”（IEEE Trans.Power Electron.,vol.27,no.6,pp.2994–3005,June.2012）的文章中提出了1/6周期重复控制，更进一步提高了系统的动态响应，但是需要进行6次坐标变换，且有6个重复控制器，控制结构复杂。

张鹏,金海,梁星星,余峰等人在标题为“基于PI+重复控制的光伏并网逆变器设计”（控制技术，2011,31(8):48－51）的文章中提出了重复控制与PI相并联的组合控制策略，但两调节器之间的相互干扰会造成稳态性能指标的下降。

此外还有基于状态反馈与重复控制的组合控制方法，但状态反馈效果依赖于控制对象模型的精确建立，鲁棒性差，在工程上很难广泛应用。因此现有的重复控制策略及其组合控制方法无法兼顾良好的动态特性，精确的稳态控制精度和较强的鲁棒性。

发明内容

本发明的目的旨在解决现有技术中所存在的上述技术缺陷，并通过对重复控制的改进，提高并网控制系统的动态性，增强其鲁棒性。

为达到以上目的，本发明采用了以下技术方案。

本发明提供了基于重复控制和干扰观测器的并网逆变器组合控制方法，包括如下步骤：

（1）采集当前电网电压e_a,e_b,e_c、并网电流i_2a,i_2b,i_2c以及电容电流i_cfa,i_cfb,i_cfc；

（2）将电网电压e_a,e_b,e_c经过锁相环PLL锁相得到电网电压相位角θ，并网电流i_2a,i_2b,i_2c和电容电流i_cfa,i_cfb,i_cfc通过坐标变换至αβ坐标系下；

（3）将电网电压相位角θ，αβ坐标系下的并网电流i_2α,i_2β以及并网电流参考信号i_2dref,i_2qref通过重复控制调节；