一種并網(wǎng)逆變器功率跟蹤控制策略研究

TD用來安排過渡過程，快速無超調(diào)地跟蹤輸入信號(hào)，并具有較好的微分特性，從而避免了設(shè)定值突變時(shí)，控制量的劇烈變化及輸出量的超調(diào)，很大程度上解決了系統(tǒng)響應(yīng)快速性與超調(diào)性之間的矛盾。也正因?yàn)槿绱?，使得ADRC在快速性要求較高的場(chǎng)合受到一定限制。
ESO是ADRC的核心部分，可以將來自系統(tǒng)內(nèi)部或外部的各種因素都?xì)w結(jié)為對(duì)系統(tǒng)的擾動(dòng)。通過ESO估計(jì)出系統(tǒng)各個(gè)狀態(tài)變量，同時(shí)估計(jì)出系統(tǒng)的內(nèi)外擾動(dòng)并給予相應(yīng)補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)反饋線性化。TD輸出與ESO估計(jì)值取誤差得到系統(tǒng)狀態(tài)變量誤差。誤差量送入NLSEF運(yùn)算后與來自ESO的補(bǔ)償量求和，最終得到被控對(duì)象的控制量。
由于ADRC是根據(jù)系統(tǒng)的時(shí)間尺度來劃分對(duì)象的，所以在控制器設(shè)計(jì)時(shí)不用考慮系統(tǒng)的線性或非線性、時(shí)變或時(shí)不變，從而簡(jiǎn)化了控制器設(shè)計(jì)。
3．2 自抗擾控制器參數(shù)整定
一階ADRC方程為：

TD方程，ESO方程及式(1)中非線性函數(shù)fun用來安排過渡過程，其中r為速度因子，r越大，跟蹤速度越快，h為步長(zhǎng)。
ADRC控制性能主要取決于參數(shù)的合理選取，而參數(shù)的調(diào)整主要依靠設(shè)計(jì)者的工程經(jīng)驗(yàn)，并利用仿真反復(fù)試選確定。對(duì)ADRC參數(shù)調(diào)整方法一般可分為兩步，首先把TD／ESO／NLSEF看作彼此獨(dú)立的3部分。整定TD和ESO的參數(shù)，待這兩部分調(diào)整得到滿意的效果后結(jié)合NLSEF對(duì)ADRC進(jìn)行整體參數(shù)整定。將自抗擾控制技術(shù)引入基于電流跟蹤的SVPWM光伏逆變器中，采用ADRC進(jìn)行電流跟蹤控制，用ESO對(duì)包括負(fù)載在內(nèi)的未知擾動(dòng)進(jìn)行觀測(cè)。通過ESO對(duì)負(fù)載變化及時(shí)、準(zhǔn)確地估計(jì)和補(bǔ)償，能有效抑制各種擾動(dòng)帶來的影響。

4 基于ADRC的并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)
并網(wǎng)逆變器的控制目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)正弦電流輸出和相位控制，使逆變器工作在單位功率因數(shù)并網(wǎng)模式或無功補(bǔ)償模式。常見的電流控制方法有PID控制，但其對(duì)正弦參考量難以消除穩(wěn)態(tài)誤差。為了解決該問題，采用ADRC實(shí)現(xiàn)了正弦電流控制的零穩(wěn)態(tài)誤差，并在快速性與穩(wěn)定性上優(yōu)于常規(guī)PID控制器性能。
基于ADRC的光伏逆變器電流跟蹤控制結(jié)構(gòu)如圖4所示。由于開關(guān)頻率(10 kHz)遠(yuǎn)高于電網(wǎng)頻率，因此為了便于分析，忽略開關(guān)動(dòng)作對(duì)系統(tǒng)的影響，將SVPWM逆變單元近似為一慣性環(huán)節(jié)。濾波環(huán)節(jié)中，R為電感L的串聯(lián)等效電阻，ug為電網(wǎng)電壓，i*為與電網(wǎng)電壓同頻同相的并網(wǎng)電流參考信號(hào)。反饋信號(hào)從逆變器的輸出接入，經(jīng)ADRC進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，得到與參考指令相比較的信號(hào)，進(jìn)而送入逆變器進(jìn)行控制。

基于ADRC的光伏逆變器電流跟蹤控制數(shù)學(xué)模型如圖5所示，其輸出電流的傳遞函數(shù)I=AI*-A(ugrid+其他擾動(dòng)μ)，其中A=Gpi(s)Ginv(s)／[sL+R+Gpi(s)Ginv(s)]，Gpi(s)=(Kps+Ki)／s，Ginv(s)=KPWM／(TPWMs+1)?？梢姡孀兤鞯妮敵鲭娏髋c參考電流、電網(wǎng)電壓有關(guān)，采用ADRC閉環(huán)控制，能夠抑制來自包括電網(wǎng)及其他方面的擾動(dòng)。