實(shí)現并網(wǎng)電壓跟蹤及MPPT的電流跟蹤控制方案

4 基于A(yíng)DRC的并網(wǎng)逆變器控制系統

并網(wǎng)逆變器的控制目標是實(shí)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(wǎng)模式或無(wú)功補償模式。常見(jiàn)的電流控制方法有PID控制，但其對正弦參考量難以消除穩態(tài)誤差。為了解決該問(wèn)題，采用ADRC實(shí)現了正弦電流控制的零穩態(tài)誤差，并在快速性與穩定性上優(yōu)于常規PID控制器性能。
基于A(yíng)DRC的光伏逆變器電流跟蹤控制結構如圖4所示。由于開(kāi)關(guān)頻率(10 kHz)遠高于電網(wǎng)頻率，因此為了便于分析，忽略開(kāi)關(guān)動(dòng)作對系統的影響，將SVPWM逆變單元近似為一慣性環(huán)節。濾波環(huán)節中，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。反饋信號從逆變器的輸出接入，經(jīng)ADRC進(jìn)行參數調整，得到與參考指令相比較的信號，進(jìn)而送入逆變器進(jìn)行控制。

基于A(yíng)DRC的光伏逆變器電流跟蹤控制數學(xué)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(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?jiàn)，逆變器的輸出電流與參考電流、電網(wǎng)電壓有關(guān)，采用ADRC閉環(huán)控制，能夠抑制來(lái)自包括電網(wǎng)及其他方面的擾動(dòng)。

5 仿真與實(shí)驗驗證

采用仿真軟件Matlab／Simulink對上述控制策略進(jìn)行系統仿真，得到ADRC的整定參數，設計硬件電路進(jìn)行實(shí)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(kāi)關(guān)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(shí)現電流跟蹤控制能達到預定效果，且電流波質(zhì)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(wǎng)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(kāi)關(guān)算法通過(guò)軟件實(shí)現。

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

可見(jiàn)，由于采用ADRC控制，其ESO將來(lái)自系統內部或外部的各種因素都歸結為對系統的擾動(dòng)并對其進(jìn)行抑制，穩態(tài)下，其性能明顯優(yōu)于普通的PID控制器。在啟動(dòng)階段，ADRC能快速進(jìn)入穩定狀態(tài)且超調小。在實(shí)際并網(wǎng)發(fā)電系統中，能夠減小對電網(wǎng)的沖擊，有利于并網(wǎng)的實(shí)現。

6 結論

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