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基于DSP的单相光伏并网控制系统的设计
来源:本站整理  作者:佚名  2009-02-10 11:47:14




2.2 重复控制+PI复合控制器设计
   
由于逆变器系统中存在电流在过零点断续、开关死区、驱动信号不对称等周期扰动的影响,会导致逆变器输出的并网电流波形畸变,给电网带来谐波污染,而基于内模原理的重复控制的基本思想是假定上一周期的基波将会在下一周期的同一时间重复出现,这样就可根据本周期给定信号和反馈信号的误差确定所需的校正信号,并将上周期同一基波时间的误差叠加到校正信号上,这样不仅能实现信号的无误差跟踪还能消除重复出现的畸变。这种控制技术在消除上述周期扰动的影响有很好的静态控制性能,也易数字实现。但误差在重复控制中是在下一个周期中得到控制,这就影响了系统的动态性能。本文根据这两种控制的优缺点,将重复控制叠加到PI控制器上,设计出了一种新的复合控制方法。
    由内模原理可以知道,在一个稳定系统中包含参考信号的模型,则输出能够无差的跟踪这个参考信号。在实际系统中,扰动是多种多样的,若要实现对所有扰动进行无差跟踪,则要设置很多这样的模型,使系统变得很复杂,不易实现。传统的重复控制器内模如图4所示。

    图4中F(s)为滤波函数,通常为一低通滤波器或者小于1的常数,T为重复控制周期。鉴于在并网逆变系统中,死区等因素在一个基波周期重复出现,并且为了提高重复控制器的响应速度,对图4所示的内模做了修改,改进的内模如图5所示。

    图5中,T为重复控制周期。将上述内模嵌入到图2所示的传统PI控制器里得到了新的复合控制方法,如图6所示。
    基于上面的原理,本文设计了matlab仿真模型,图7为simulink/matlab 7.0复合控制仿真结果,从图中可以看出系统功率因数为1,波形也明显得到了改善。


3 实验结果
   
为验证上面的算法,本文设计了一台5kW单相并网逆变器,图1为电路拓扑。图8为传统PI控制下的并网电流和电网电压波形,电流在过零处有振荡并有相移,这是由于死区效应引起的失真和PI控制开环增益不能太大所导致。图9为重复和PI复合控制下的并网电流和电网电压波形,电流失真明显减小,功率因数也得到了提高。

4 结论
   
本文提出了重复控制和PI控制相结合的复合控制策略,并通过实验验证了其有效性。重复控制用来抑制死区等周期性干扰,并提高系统的稳态性能,传统PI控制用来提高系统的动态性能。两者相互补充,使输出并网电流具有低的谐波失真和高的功率因数,为光伏并网发电系统提出了一种高性价比的控制策略。

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