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，并具有較好的微分特性，從而避免了設(shè)定值突變時，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。也正因為如此，使得ADRC在快速性要求較高的場合受到一定限制。
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歸結(jié)為對系統(tǒng)的擾動。通過ESO估計出系統(tǒng)各個狀態(tài)變量，同時估計出系統(tǒng)的內(nèi)外擾動并給予相應(yīng)補償，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)反饋線性化。TD輸出與ESO估計值取誤差得到系統(tǒng)狀態(tài)變量誤差。誤差量送入NLSEF運算后與來自ESO的補償量求和，最終得到被控對象的控制量。
由于ADRC是根據(jù)系統(tǒng)的時間尺度來劃分對象的，所以在控制器設(shè)計時不用考慮系統(tǒng)的線性或非線性、時變或時不變，從而簡化了控制器設(shè)計。
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。
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)計者的工程經(jīng)驗，并利用仿真反復(fù)試選確定。對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ADRC進行整體參數(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進行電流跟蹤控制，用ESO對包括負載在內(nèi)的未知擾動進行觀測。通過ESO對負載變化及時、準確地估計和補償，能有效抑制各種擾動帶來的影響。

4 基于ADRC的并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)
并網(wǎng)逆變器的控制目標是實現(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(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)遠高于電網(wǎng)頻率，因此為了便于分析，忽略開關(guān)動作對系統(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。反饋信號從逆變器的輸出接入，經(jīng)ADRC進行參數(shù)調(diào)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(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(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。