一种并网逆变器功率跟踪控制策略研究

摘要：分析了一种并网逆变器的功率跟踪控制方案。由于采用自抗扰控制器(ADRC)，输出电流能够很好地跟踪电网电压，并能实现最大功率点跟踪(MPPT)。通过对电流的闭环跟踪控制，实现了单位功率因数运行，并向电网馈送电能。实验表明，采用ADRC，稳定快速，输出电流超调小，能够有效地抑制各种扰动，且启动性能与稳定性能都要优于常规控制器。
关键词：逆变器；自抗扰控制器；电流跟踪控制；鲁棒性

1 引言
太阳能以其清洁、无污染，取之不尽、用之不竭的优点备受关注。太阳能的利用方式主要包括热利用、化学利用和光伏利用。经过近半个世纪的研究，太阳能光伏利用技术及其产业异军突起，成为能源工业中的一支后起之秀。并网逆变器作为可再生能源发电系统与电网的接入口，在并网发电中起到关键作用。因此，研究用于并网逆变器的控制方法具有重大意义和广阔前景。
这里详细分析了光伏并网逆变器的工作原理及控制原理，并在此基础上设计了一种基于ADRC的电流跟踪控制方案。此控制方案能有效实
现并网电压跟踪及MPPT。最后在仿真基础上，进行了样机实现设计。

2 光伏并网逆变器工作原理及控制
2．1 并网逆变器工作原理
图1示出光伏并网逆变器系统组成。并网逆变器将可再生能源产生的直流电变换为正弦交流电，经过滤波后输送到电网。采用输入电压源方式为主，一般由低压直流电源经过DC／DC升压后得到高压直流电源。输出控制采用电流控制方式的全桥逆变电路。通过控制电感电流的频率和相位跟踪电网电压的频率和相位，保持正弦输出，以达到并网运行的目的。图1中，并网逆变器输出高频SVPWM电压，Rs为滤波电感和线路的等效电阻。主电路逆变桥左右桥臂分别加以相位差为180°的SVPWM脉冲，经交流侧滤波电路滤除高频信号后，向电网馈入同频同相的正弦波电流。

2．2 并网逆变器控制策略
并网逆变器的控制主要分为对输出电压、电流的控制和MPPT。现有的控制方法包括滞环控制、双环控制、空间矢量控制、无差拍控制和重复控制等。电网跟踪控制设计的最终目的就是将直流电能发送至电网，即要求输出电流与电网电压同频同相，且功率因数为1。系统采用小惯性电流跟踪控制方法，以固定开关频率的直接电流反馈控制进行电流内环设计。图2为所提出的电流跟踪控制并网控制原理框图。通过采集太阳能电池组件的电流与电压，利用MPPT控制方法可得参考电压Umax。Umax与太阳能电池组件的实际电压Ud比较后，其误差经过PI调节器得到指令电流iref，与正弦波参考相乘后得到正弦电流指令ig(ig即为ADRC所需要的参考电流)，再与实际并网侧输出电流比较后，通过ADRC，利用电压前馈控制与电网电流反馈控制，使系统输出与网侧电网电压同相位的正弦电流。