基于双PI+重复控制的光伏逆变器谐波抑制策略.docx

### 基于双PI+重复控制的光伏逆变器谐波抑制策略 #### 引言 随着太阳能发电技术的进步，三电平逆变器因其开关管容量小、效率高等优势逐渐成为研究热点。然而，这类逆变器的高开关频率使得由死区效应引发的并网电流谐波问题变得更为显著。此外，电网背景谐波也会影响并网电流的质量。针对这些挑战，业界提出了多种解决方案，例如使用谐振控制器或死区补偿技术。虽然这些方法在一定程度上有效，但它们要么增加了系统的复杂性，要么效果有限。 #### 双PI+重复控制策略介绍 为了解决上述问题，本研究提出了一种结合双比例积分（Proportional Integral, PI）控制器与重复控制（Repetitive Control, RC）的新型控制策略——双PI+重复控制（Double Proportional Integral + Repetitive Control, DPI+RC）。该策略旨在克服传统PI+重复控制中存在的稳定性问题，同时保持系统的快速响应和准确跟踪能力。 **PI控制器**在跟踪基波信号方面表现优异，具有较快的响应速度，但在稳态性能上有局限。**重复控制**能够有效抑制周期性的误差信号，特别适用于多频次谐波的抑制，但其动态性能较差。 #### 控制策略的创新之处 传统的PI+重复控制方法中，PI控制器与重复控制模块之间存在耦合，这可能导致等效重复控制对象不稳定。为解决这一问题，本文提出使用两个独立的PI控制器：一个用于快速响应和精确跟踪，另一个用于稳定性补偿。这种设计不仅能确保系统的整体稳定性和响应速度，还能提高对谐波的抑制效果。 #### 系统模型与分析 1. **三电平逆变器数学模型**：通过分析三电平逆变器的主电路结构，建立了其数学模型。此模型考虑了网侧输出电流的影响因素，并分析了逆变器谐波产生的机理。 2. **双PI+重复控制策略**：在该策略中，一个PI控制器负责提高系统的响应速度和跟踪精度，另一个PI控制器则用于稳定性补偿，以确保重复控制的稳定运行。这种设计避免了传统PI+重复控制方法中稳定性不足的问题。 3. **谐波抑制原理**：重复控制能够有效地对周期性误差信号进行累积和调整，从而实现对特定频次谐波的抑制。与之配合的PI控制器进一步增强了系统的动态性能和稳态性能。 4. **稳定性分析**：通过理论推导和仿真验证，证明了双PI+重复控制策略能够在保证系统稳定性的基础上实现对谐波的有效抑制。 #### 实验验证 为了验证所提出的双PI+重复控制策略的有效性，进行了详细的仿真和实验分析。结果表明，该策略不仅能够显著降低并网电流中的谐波含量，还保持了系统的稳定性和快速响应能力。 #### 结论 基于双PI+重复控制的光伏逆变器谐波抑制策略提供了一种有效的解决方案，能够显著改善并网电流的质量。该策略通过合理配置PI控制器和重复控制模块，解决了传统控制方法中的稳定性问题，提高了系统的综合性能。未来的研究将进一步优化控制参数，探索在更广泛的应用场景下的适应性和扩展性。