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實現(xiàn)并網(wǎng)電壓跟蹤及MPPT的電流跟蹤控制方案

作者: 時間:2013-12-13 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
l, sans-serif; font-size: 14px; text-align: justify; ">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(jìn)行整體參數(shù)整定。將自抗擾控制技術(shù)引入基于的SVPWM光伏逆變器中,采用ADRC進(jìn)行控制,用ESO對包括負(fù)載在內(nèi)的未知擾動進(jìn)行觀測。通過ESO對負(fù)載變化及時、準(zhǔn)確地估計和補(bǔ)償,能有效抑制各種擾動帶來的影響。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/227588.htm

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(biāo)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(bǔ)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的光伏逆變器控制結(jié)構(gòu)如圖4所示。由于開關(guān)頻率(10 kHz)遠(yuǎn)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(jìn)行參數(shù)調(diào)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)??梢?,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。

5 仿真與實驗驗證

采用仿真軟件Matlab/Simulink對上述控制策略進(jìn)行系統(tǒng)仿真,得到ADRC的整定參數(shù),設(shè)計硬件電路進(jìn)行實驗,采樣頻率10 kHz,電路參數(shù)為:L=1.5 mH;C=470μF;額定輸入峰值電壓為160 V;開關(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實現(xiàn)電流跟蹤控制能達(dá)到預(yù)定效果,且電流波質(zhì)量良好,諧波含量低。

以TMS320LF2812型DSP為基礎(chǔ),驗證了自抗擾控制系統(tǒng)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(shù)的整定和相應(yīng)的控制逆變器開關(guān)算法通過軟件實現(xiàn)。

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

可見,由于采用ADRC控制,其ESO將來自系統(tǒng)內(nèi)部或外部的各種因素都?xì)w結(jié)為對系統(tǒng)的擾動并對其進(jìn)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(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)且超調(diào)小。在實際并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中,能夠減小對電網(wǎng)的沖擊,有利于并網(wǎng)的實現(xiàn)。

6 結(jié)論

應(yīng)用ADRC實現(xiàn)了光伏并網(wǎng)逆變器的電流跟蹤控制。該控制策略能夠?qū)?nèi)外擾動進(jìn)行觀測和補(bǔ)償,使得系統(tǒng)在參數(shù)變化和負(fù)載擾動時,仍能得到期望性能,具有較強(qiáng)的魯棒性。從系統(tǒng)仿真和實驗結(jié)果分析,所提出的控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)輸出電流為正弦,且與電網(wǎng)側(cè)相位相同,與常規(guī)控制策略相比,具有超調(diào)小,響應(yīng)速度快等優(yōu)點。

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