基于准PR控制和双闭环反馈的单相逆变器控制策略的优化

光伏逆变器控制策略的研究与优化随着人们对环保意识的不断提高，太阳能发电作为一种清洁、可再生的能源，受到了广泛的关注和应用。

其中，光伏逆变器作为太阳能发电的重要组成部分，具备了将直流电转换为交流电的重要功能。

而在光伏逆变器的运行过程中，控制策略是影响其效率、稳定性和寿命的重要因素。

因此，本文将对光伏逆变器的控制策略进行研究与优化，分析其在实际应用中的表现和存在的问题，并提出相应的改进方案，以期为光伏逆变器的研发和应用提供借鉴和参考。

一、光伏逆变器控制策略的现状分析光伏逆变器的控制策略主要包括PWM控制和MPPT控制两种。

PWM控制是指通过控制光伏逆变器的开关管，将直流输入电压转换成占空比可调的高频交流电，并通过变压器或电感与公共交流电网进行交互。

PWM控制简单、稳定，但效率较低，适用于功率较小的应用。

MPPT控制是指通过识别光伏电池组电压和电流，调整光伏逆变器输出电压和电流的控制策略。

MPPT控制的优点是能够实时跟踪光伏电池组的最大功率点，保证了光伏系统的最大输出功率。

但MPPT控制相对PWM控制来说复杂度较高，需要更高的成本支持。

二、光伏逆变器控制策略的分析与改进1、MPPT控制策略的改进当前，MPPT控制策略主要采用的是基于微处理器的数字控制方法。

但这种方法的计算量过大，导致处理器的性能无法满足实时控制的需求。

因此，我们提出一种“双闭环控制”策略，即在传统的单闭环控制的基础上增加一个内环控制，提高系统的响应速度和稳定性。

具体实现方法如下：1）基于P&O算法的单环控制（外环）2）电流控制（内环）通过内环控制，可以实现对输出电流的精确控制，保证光伏逆变器的工作效率和稳定性。

2、PWM控制策略的优化针对PWM控制策略效率低的问题，我们提出了一种“自适应PWM控制”策略。

该控制策略的核心思想是根据光照强度的变化，自适应调整PWM控制的占空比，以达到更高的转换效率。

具体实现方法如下：1）根据电压输出曲线，预测光伏电池组的最大功率点；2）根据预测的最大功率点，自适应调整PWM控制的占空比，实现最大转换效率。

专利名称：基于PR控制和双载波调制的逆变器并联环流抑制系统
专利类型：发明专利
发明人：李凯,严国庆,邹见效,郑宏,徐红兵,孙宁波
申请号：CN201410098736.7
申请日：20140317
公开号：CN103888007A
公开日：
20140625
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于PR控制和双载波调制的逆变器并联环流抑制系统，通过逆变器并联的方式，使逆变系统的功率容量增大。

同时，逆变器内部采用比例谐振控制装置，能够有效的抑制低频零序环流，同时改用双载波调制方法，以非零矢量来替换零矢量来抑制高频零序环流，具有直流电压利用率高、零序环流小的优点。

申请人：电子科技大学
地址：611731 四川省成都市高新区(西区)西源大道2006号
国籍：CN
代理机构：成都行之专利代理事务所(普通合伙)
代理人：温利平
更多信息请下载全文后查看。

基于状态反馈线性化的单相全桥逆变器的最优控制摘要：本文基于状态反馈线性化和二次型最优控制方法，提出了一种新型单相逆变器非线性控制的策略。

建立了单相全桥逆变器的仿射非线性模型。

采用状态反馈精确线性化的方法，推导出非线性状态反馈表达式，实现非线性系统的线性化。

基于无源性控制思想，提出一种二次型性能指标，利用二次型最优控制对状态反馈系数进行优化设计。

本文所提控制系统结构简单，成本低，易于数字实现。

基于所提控制方法的系统输出无稳态误差，输出电压谐波畸变率小，并对负载扰动具有较强的鲁棒性。

关键词：单相全桥逆变器；状态反馈；精确线性化；最优控制1.引言恒压恒频(CVCF )交流逆变器就是将直流电转变成恒压恒频交流电输出的电力变换器，它被广泛地应用于通信系统、金融部门、医疗中心等特殊而重要的场合。

目前逆变器的控制方案主要有双闭环控制、重复控制、滑模控制、无差拍控制等。

双闭环控制的控制设计简单、波形的失真小而且动态响应快，但是它的缺点就是输出电压存在一定幅值和相位稳态误差；虽然通过重复控制方案可以消除幅值和相位的稳态误差，但它会存在一个输出周期的延迟并且动态响应不好。

PID 电压型逆变电源控制方案所提的控制器的结构比电压、电流双环控制来说要相对简单一些，但是它的存在控制系统参数多而且选择较复杂。

以微分几何为工具发展起来的精确线性化方法在近20年来受到了普遍重视。

通过适当的非线性状态和反馈变换，非线性系统可以实现状态或输入/ 输出的精确线性化，可以将复杂非线性系统综合问题转化为线性系统的综合问题。

本文将状态反馈精确线性化方法应用于单相全桥逆变器系统。

建立了适合于微分几何方法的单相全桥逆变器的仿射非线性模型。

从理论上证明了建立的系统模型可以满足状态反馈精确线性化的能控条件和对合条件，而且推导出了非线性状态反馈控制律，实现了原系统的状态反馈精确线性化。

基于无源性控制方法的思想，提出一种二次型性能指标，导出加权矩阵 Q ，并且利用二次型最优控制对状态反馈系数进行优化设计。

基于改进PR控制的多功能逆变器控制策略刘亚峰;陈羽;彭克;刘国栋【摘要】多功能并网逆变器(multi-functional grid-tied inverter,MFGTI)在实现分布式电源(Distributed Generation,DG)并网的同时能够兼具电能质量治理的功能,相比功能单一的并网逆变器,具有更好的应用前景.针对分布式电源的多功能并网逆变器进行研究,针对传统PR控制器,提出一种基于改进PR控制的多功能逆变器跟踪控制方法,除了并网控制外还兼具了滤除谐波电流的功能.设计了应用多层PIR 控制器的双环PQ逆变器控制,使并网的分布式电源除了提供功率以外还能够有效滤除特定次数谐波.建立该控制系统的数学模型并且利用DIGSILENT/PowerFactory对其进行仿真,验证了该控制系统的正确性和有效性.仿真结果表明,所提出的多功能逆变器除了能够改善并网点的电能质量,还能够满足微网的要求,对并网点进行PQ控制.【期刊名称】《山东电力技术》【年(卷),期】2017(044)006【总页数】6页(P35-40)【关键词】分布式发电;谐波补偿;多功能逆变器;PIR控制【作者】刘亚峰;陈羽;彭克;刘国栋【作者单位】山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博 255049;山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博 255049;山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博 255049;山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博 255049【正文语种】中文【中图分类】TM72分布式发电系统是应对环境污染、应用清洁能源的有效途径，也是解决能源危机、利用可持续能源的较为现实的方式，近年来分布式电源（DG）得到了越来越多的重视［1］。

如何将不可控的分布式电源以更高的电能质量稳定地接入电网便成了研究的热点。

分布式电源一般通过并网逆变器接入微电网中。

已经有学者对并网逆变器的拓扑以及控制策略进行了大量的研究［2-5］。

基于PR调节器的双闭环控制单相逆变器作者：周锦荣骆婉红周慰君吴朝荣来源：《现代电子技术》2019年第04期关键词： PR调节器; 逆变器; 双闭环控制; 稳态跟踪; 谐波抑制; PI调节器中图分类号： TN820.4⁃34; TM74 ; ; ; ; ; ; ; ;文献标识码： A ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;文章编号：1004⁃373X（2019）04⁃0125⁃04Double closed⁃loop controlled single phase inverter based on PR regulatorZHOU Jinrong1，2， LUO Wanhong1， ZHOU Weijun2， WU Chaorong2（1. College of Physics and Information Engineering， Minnan Normal University，Zhangzhou 363000， China;2. Fujian Lilliput Optoelectronics Technology Co.， Ltd.， Zhangzhou 363000， China）Abstract： The PR regulator is used as a controller in the single⁃phase inverter system based on double closed⁃loop control to realize the output waveform tracking without static error. The SPWM single⁃phase inverter system based on the double closed⁃loop PR control strategy is modeled and simulated by means of the Matlab software to analyze the disturbance and harmonic suppression situations of output waveforms at different proportion coefficients and integral coefficients. The experimental results show that the PR regulator controlled by the double closed⁃loop has a good tracking effect and perfect regulation characteristic， can reduce the harmonic components of the output sine waves， inhibit the waveform disturbance， and improve the stability of the system and the quality of inverter output′s sine wave.Keywords： PR regulator; inverter; double closed⁃loop control; steady⁃state tracking; harmonic inhibition; PI regulator良好的逆变器在任何负载和瞬态条件下，都能保证标准的额定正弦输出，有效地消除输出电压的谐波成分[1]。

基于PR调节器的双闭环控制单相逆变器ZHOU Jinrong;LUO Wanhong;ZHOU Weijun;WU Chaorong【摘要】在双闭环控制的单相逆变电源中引入PR调节器作为控制器,以实现对输出波形的无静差跟踪.通过Matlab软件对采用PR双闭环控制策略下的SPWM单相逆变系统进行建模仿真,分析不同比例系数和积分系数情况下的输出波形扰动和谐波抑制情况.实验结果表明,双闭环控制的PR调节器具有良好的跟踪效果和调控特性,降低了输出正弦波的谐波分量,抑制了波形的扰动,提高了系统的稳定性能和逆变输出正弦波形的质量.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2019(042)004【总页数】5页(P125-128,133)【关键词】PR调节器;逆变器;双闭环控制;稳态跟踪;谐波抑制;PI调节器【作者】ZHOU Jinrong;LUO Wanhong;ZHOU Weijun;WU Chaorong【作者单位】;;;【正文语种】中文【中图分类】TN820.4-34;TM74良好的逆变器在任何负载和瞬态条件下，都能保证标准的额定正弦输出，有效地消除输出电压的谐波成分[1]。

传统PI调节器具有较快的动态响应和鲁棒性，在逆变器应用中用直流控制的方法完成对交流输出的控制，这种控制方式优点是控制理论成熟，调节器设计容易，但控制回路无法对波形质量进行校正，输出正弦波的波形质量完全取决于输出LC滤波器的参数[2]；可以维持输出量有效值的恒定，但无法实现对交流信号的无误差跟踪[1]。

为了得到更好的控制，采用PR调节器的双闭环控制系统，对于交流系统，能消除静态误差，系统很稳定，具有较好的瞬时性能[2-6]。

系统仿真框图见图1。

图1 系统仿真框图Fig.1 Block diagram of system simulation1 双闭环控制系统为了更好地获得逆变输出，采用PR调节器的电压外环/电流内环的瞬时值控制[4-5，7-8]。

单相逆变器多环反馈控制策略分析单相逆变器多环反馈控制策略分析应用了一个多环反馈控制策略来调节不间断电源逆变器的输出。

分析了这种控制策略的时域与频域特性。

最后给出了仿真和实验波形，结果证明了这种控制方法对线性负载和整流桥负载都有很好的控制效果。

关键词：逆变器；多环反馈；数字控制0 引言过去对逆变器的研究侧重于采用新型高频开关功率器件，从而减小滤波器尺寸，优化输出滤波器设计以实现低输出阻抗等，这些措施能在一定程度上抑制输出波形失真并改善负载适应性，但是还不够理想。

为了进一步提高逆变器的动态和静态特性，必须采用新的控制方法。

采用重复控制技术，可以较好地抑制周期性干扰，但是，重复控制延时一个工频周期的控制特点，使得单独采用重复控制的逆变器动态特性极差，基本上无法满足逆变器的指标要求。

如果将双环控制和重复控制相结合形成复合控制方法,就可以达到较好的效果。

但是，这种控制方法要占用较多的运算时间，提高了成本，使系统变得复杂。

具有非线性补偿的滑模控制在逆变器的闭环控制中也得到了应用，尽管滑摸控制有着快速的动态响应，对系统参数和负载变化不敏感，但是建立一个令人满意的滑模面是很困难的。

电容电流采样的双环控制可以极大地提高系统的动态反应速度,如果把顺馈控制和逆馈控制相结合，组成复合控制系统，那么可以达到比较理想的控制效果。

本文所采用的就是这种带有顺馈补偿的输出电压和滤波电容电流反馈的复合控制方案。

l 逆变器的控制模型图1 是全桥逆变器的主电路图，Vd 是直流电压源，S1～S4 是4 个IGBT 开关管，L 和C 是滤波电感和滤波电容，用于滤除逆变系统中的高次谐波。

RL 和RC 是滤波电感和滤波电容的等效串联阻抗。

z 是负载，。

基于重复和PR复合控制的单相PWM整流器的研究刘鹏飞;王君艳【摘要】如何减少交流侧电流谐波对电网的影响,是PWM整流器控制的关键问题.针对谐波产生的主要原因,提出了基于重复和PR的复合控制策略.PR控制实现了对正弦电流的无静差跟踪,重复控制利用其内模实现了对谐波扰动的记忆和修正.并基于MATLAB对单相PWM整流器进行了仿真,对比了PR控制、重复控制和基于重复和PR复合控制三种方案的仿真和实验结果,复合控制策略使得交流侧电流谐波少、动态响应快,对电网谐波扰动有更好的抑制效果.%How to reduce the influence of AC side current harmonics upon the power grid is the key point for the control of PWM rectifiers.In view of main causes for occurrence of harmonics, this paper presents a compound control strategy based on repetitive control and PR control.PR control realizes tracking of sinusoidal current with zero steady-state error, while PR completes memory and correction of harmonic disturbance by using its internal model.Furthermore, the single-phase PWM rectifier is simulated on the basis of Matlab.Simulation and experimental results are compared for PR control, repetitive control and compound control, and it is concluded that the compound control strategy can reduce AC side current harmonics, has quick dynamic response, and can better suppress harmonic disturbance of the power grid.【期刊名称】《电气自动化》【年(卷),期】2017(039)002【总页数】4页(P22-25)【关键词】PWM整流器;比例谐振控制;重复控制;复合控制;电流谐波【作者】刘鹏飞;王君艳【作者单位】上海交通大学电气工程系,上海 200240;上海交通大学电气工程系,上海 200240【正文语种】中文【中图分类】TM422单相PWM整流器因可使其电网侧电流正弦化，并运行在单位功率因数等优点，被广泛应用于不间断电源和电力机车传动系统中[1]。