一种抑制电网扰动的单相并网逆变器的控制方法

滕国飞，肖国春，张志波，臧龙飞

（西安交通大学电气工程学院，西安 710049）

引言

并网发电是利用可再生能源的一种主要形式[1]。使用LCL滤波器的并网逆变器具有更好的滤除开关谐波的能力，但其构成的三阶系统增加了控制的复杂程度，其谐振峰也对系统稳定性提出了更多的要求。此外，来自电网的扰动也对逆变器并网控制提出了更高的要求，这些扰动包括谐波、电压跌落、电网阻抗扰动等。

使用LCL滤波器的并网逆变器控制方法中，PI控制较为简单，但其抑制电网谐波的能力不足。比例谐振(PR)控制器能在谐振频率处实现“无静差”[2]。然而，在补偿谐波的时，PR只能针对选择次频率谐波，且对离散参数较为敏感[3]。分裂电容法可以降低LCL滤波器的阶数[4]，使得设计简化，但它属间接控制，其电容的选取与电感值密切相关，电网内阻抗等因素的影响就不能忽略。文献[5]给出了在旋转坐标系下使用重复控制器，可以补偿6k±1(k＝1,2..)次谐波，然而旋转坐标系在单相系统中并不能直接使用。文献[6]中使用重复控制加状态反馈的方法，取得了良好的控制效果。但状态反馈涉及的变量较多，增加了系统的复杂程度。文献[7]还提到了一种使用微分前馈的PI双闭环控制方法，来抑制电网背景谐波。

本文首先分析了使用LCL滤波器的并网逆变器中，电网阻抗、逆变器侧等效阻抗对系统频率响应的影响，之后，提出了一种带有重复控制的双闭环加电网电压前馈的控制方法。双闭环和直接电网电压前馈可以使系统响应迅速，并能够提供增益和抑制谐振峰，且结构简单。……