實現并網電壓跟蹤及MPPT的電流跟蹤控制方案

4 基于ADRC的并網逆變器控制系統

并網逆變器的控制目標是實現正弦電流輸出和相位控制，使逆變器工作在單位功率因數并網模式或無功補償模式。常見的電流控制方法有PID控制，但其對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實現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構如圖4所示。由于開關頻率(10 kHz)遠高于電網頻率，因此為了便于分析，忽略開關動作對系統的影響，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的串聯等效電阻，ug為電網電壓，i*為與電網電壓同頻同相的并網電流參考信號。反饋信號從逆變器的輸出接入，經ADRC進行參數調整，得到與參考指令相比較的信號，進而送入逆變器進行控制。

基于ADRC的光伏逆變器電流跟蹤控制數學模型如圖5所示，其輸出電流的傳遞函數I=AI*-A(ugrid+其他擾動μ)，其中A=Gpi(s)Ginv(s)／[sL+R+Gpi(s)Ginv(s)]，Gpi(s)=(Kps+Ki)／s，Ginv(s)=KPWM／(TPWMs+1)。可見，逆變器的輸出電流與參考電流、電網電壓有關，采用ADRC閉環(huán)控制，能夠抑制來自包括電網及其他方面的擾動。

5 仿真與實驗驗證

采用仿真軟件Matlab／Simulink對上述控制策略進行系統仿真，得到ADRC的整定參數，設計硬件電路進行實驗，采樣頻率10 kHz，電路參數為：L=1．5 mH；C=470μF；額定輸入峰值電壓為160 V；開關頻率為10 kHz；電流參考指令峰值為50 A。由仿真可知，采用ADRC實現電流跟蹤控制能達到預定效果，且電流波質量良好，諧波含量低。

以TMS320LF2812型DSP為基礎，驗證了自抗擾控制系統的性能，并網逆變器自抗擾電流跟蹤控制硬件框圖如圖6所示。ADRC參數的整定和相應的控制逆變器開關算法通過軟件實現。

圖7a，b分別為采用傳統控制方案和ADRC控制的并網電壓、電流波形，圖7c為穩(wěn)定狀態(tài)下ADRC控制系統的電壓、電流波形。

可見，由于采用ADRC控制，其ESO將來自系統內部或外部的各種因素都歸結為對系統的擾動并對其進行抑制，穩(wěn)態(tài)下，其性能明顯優(yōu)于普通的PID控制器。在啟動階段，ADRC能快速進入穩(wěn)定狀態(tài)且超調小。在實際并網發(fā)電系統中，能夠減小對電網的沖擊，有利于并網的實現。

6 結論

應用ADRC實現了光伏并網逆變器的電流跟蹤控制。該控制策略能夠對內外擾動進行觀測和補償，使得系統在參數變化和負載擾動時，仍能得到期望性能，具有較強的魯棒性。從系統仿真和實驗結果分析，所提出的控制策略能夠實現輸出電流為正弦，且與電網側相位相同，與常規(guī)控制策略相比，具有超調小，響應速度快等優(yōu)點。