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

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光伏逆变器控制策略的研究与优化

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。

基于PR调节器的并网逆变器双闭环控制策略的研究

中图分类号：Ｍ４文献标识码：文章编号：２９２１（０２０ — ０９０Ｔ６Ａ０１ — ７３２１）３０１ — ４
近年来．能、阳能等可再生能源并网发电风太技术成为研究热点。并网逆变器作为可再生能源发电系统和电网的接口设备，着重要的作用。并网起逆变器采用ＬＬ滤波对高次谐波衰减效果显著，Ｃ而且在低开关频率和电感较小的情况下较单电感滤波具有明显的优势。但是，ＣＬＬ的引入提高了系统的阶数，因而对系统的控制策略提出了更高要求。
ＺＨＯＵｅＸｕ —ｍｅ，ＸＵＥＳ－ｏｇ，ＣＨＥＮ－ｈｉＵＮａｉｈｉｌｎＹｉｕ，ＳＣｈｏ，ＬＩＸｕＵｎ
（ｏｉｉＥｇｅｒｇＣｌｇ，ｈｎｈｉａｉｍｅＵｉ．Ｓａｇａ２１０）ＬｇｓｃｎｉｅｉｏｅｅＳａｇａＭｒｉｎｖ，ｈｎｈｉ０３６ｔｎｎｌｔ
国鼷锗
基于ＰＲ调节器的并网逆变器双闭环控制策略的研究
周雪梅，薛士龙，陈意惠，超，荀孙刘
（海海事大学物流工程学院，上海上
摘
２１０）０３６
Байду номын сангаас
要：对传统Ｐ控制器在跟踪并网逆变器交流信号时存在静差的问题，出了基于比例谐振针Ｉ提
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＢｅａｓｈｒｄｔｏａＩｃｎｒｌｒｏｒ — ｏｎｃｅｎｅｔｒｃｎｔｏｔｉｅｏｓｅｄ — ｔｔｒｒｄａ — ｏｐｃｕｅｔｅｔａｉｎｌＰｏｔｏｌｆｇｉｃｎｅｔｄｉｖｒｅａ＇ｂａｎｚｒｔａｙｓａｅｅｒ．ｕｌｌｏｉｅｄｏｃｎｒｌｓａｅｙｗｉｒｕｒｎｏｔｌｏｔｒｌｏａｅｎＰｏｔｏｌｒａｄｃｒｅｔｃｎｒｌｉｎｒｌｏａｅｎｏｔｏｔｔｇｔｇｉｃｒｅｔｃｎｒｕｅｏｐｂｓｄｏＲｃｎｒｌｎｕｎｏｔｏｎｅｏｐｂｓｄｏｒｈｄｏｅｃｐｃｔｒｃｒｅｔｉｐｏｏｅｎｔｉｐｐｒｏｍｏｅｎｎｌｓｓｔｅｓａｉｔｆｔｅｃｎｒｌｓｓｅａｌａｅｉｎｔｅａａｉｕｒｎｓｒｐｓｄｉｈｓａｅ．ｄｌａｄａａｙｉｔｂｌｙｏｏｔｙｔｍ，ｓｗｅｌｓｄｓｇｈｏＴｈｉｈｏｐｒｍｅｅｓｔｅｓｍｕａｉｎｍｏｅｓｃｎｔｃｅｏｖｒｆｈｈｏｅｉａｎｌｓｓＴｅｒｓｌｓｏｓｔａｈｓｃｎｒｌｔｔｇａａｔｒ，ｉｌｔｄｌｉｏｓｕｔｄｔｅｉｔｅｔｅｒｔｌａｙｉ．ｈｅｕｔｈｗｈｔｔｉｏｔｏｒｅｙｈｏｒｙｃａｓａｃｎｎｔｎｙｄｏｓａｉｒｃｏｔｅａｉｎ，ｕｌｏｈｓａｃｒｔｒｃｉｇａｉｔｏａｍｏｉ．ａｏｌｏｎｔｔｔａｋｔｈｃｓｇａｂｔｓａｃｕａｅｔａｋｎｂｌｙｆｒｒｎｃｏｃａｉｈＫｅｗｏｄ：ｇｄｃｎｅｔｄｉｖｒｒＰｏｔｌｒｄａ－ｏｐｃｎｒｌｎｔｔｔｃｙｒｓｒ — ｏｎｃｅｎｅｔ；Ｒｃｎｒｌ；ｕｌｌｏｏｔ；ｏｓａｉｒｋｉｅｏｅｏｃａ

基于PR控制和双载波调制的逆变器并联环流抑制系统[发明专利]

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
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基于状态反馈线性化的单相全桥逆变器的最优控制

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

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

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

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]。

基于准PR控制的逆变器优化控制

ＯｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌｏｆｉｎｖｅｒｔｅｒｓｂａｓｅｄｏｎｑｕａｓｉＰＲｃｏｎｔｒｏｌ
ＷｅｉＧｕｏｇａｎｇＳｕｎＳｈｉｙｕＬｉｕＪｉｎｎｉｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｉｎｔｅｇｒａｌ（ＰＩ）ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓｕｓｅｄｔＯｔｒａｃｋｔｈｅｓｉｇｎａｌｓｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｇｒｉｄｃｏｎｎｅｃｔｅｄｃｏｎｔｒｏ１．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｎｔｈｅｔｒａｃｋｉｎｇｏｆｓｉｎｕｓｏｉｄａｌｃｕｒｒｅｎｔｓｉｇｎａｌｓ，ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｙｓｔｅｍｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｉｓｏｆｔｅｎｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｉｍｐａｃｔｌｏａｄ，Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｎｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒｑｕａｓｉｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｒｅｓｏｎａｎｔ（ＰＲ）ｉｎｖｅｒｔｅｒｓｂａｓｅｄｏｎｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｒｅｓｏｎａｎｔ（ＰＲ）ｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＰＲｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅ — ｍｅｎｔｏｆｔｈｅＰＲｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｔｈｅｑｕａｓｉＰＲｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉＳｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ，ＴｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｑｕａｓｉＰＲｃｏｎ — ｔｒｏｌｌｅｒｏｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｓａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒａｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｗｈｅｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｏｐ —

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

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]。

基于准PR调节器电流双闭环LCL三相并网逆变器控制

第42卷第12期电力系统保护与控制V ol.42 No.12 2014年6月16日Power System Protection and Control Jun. 16, 2014 基于准PR调节器电流双闭环LCL三相并网逆变器控制雷亚雄, 李建文, 李永刚（华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室，河北保定 071003）摘要：复杂的电网工况下，研究高效的并网逆变器控制方法具有重要的实用价值。

提出了αβ静止坐标系下基于准PR（比例谐振）调节器电流双闭环LCL三相并网逆变器控制策略，与传统的dq坐标系下PI（比例积分）控制相比，响应快速、系统稳定且能单位功率因数运行，在电网故障情况下具有很好的鲁棒性。

电容电流内环反馈控制能够抑制LCL 滤波器在谐振频率处的谐振尖峰；基于静止坐标系并网电流外环控制无需对电流分量进行解耦，其控制算法简单，准PR控制基波频率处增益有限，不会造成系统不稳定，且具有抵抗电网频率波动的能力。

仿真结果证明了提出的控制策略的优越性，并验证了其有效性。

关键词：LCL 滤波器；双闭环控制；准比例谐振控制Control strategy of three-phase LCL grid-connected inverter based on quasi-PR adjusterLEI Ya-xiong, LI Jian-wen, LI Yong-gang(State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy SourcesNorth China Electric Power University, Baoding 071003, China)Abstract: The effective control of grid-connected inverters under complicated network situation is very important for the practical value. A dual-closed-loop control strategy based on grid-side current closed-loop and capacitor current closed-loop is proposed. Compared to conventional PI controller, it can ensure the system's speed, stability, unity power factor operation and good robustness during grid faults. Capacitor current inner-loop feedback control can suppress the LCL filter resonance peak, grid current outer-loop control based on stationary coordinate system needs no current decoupling, and the control algorithm is simple, quasi-proportional-resonant (QPR) has limited gain at the fundamental frequency, won’t cause system instability, and is capable to resist the grid frequency fluctuations. The advantages of this control strategy is analyzed, and effectiveness is validated by simulation.This work is supported by National Natural Science Foundation of China (No. 51277072) and Fundamental Research Funds for the Central Universities.Key words: LCL filter; dual-closed-loop control; quasi-PR control中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-3415(2014)12-0044-070 引言随着能源和环境问题日益严峻，可再生能源并网发电技术越来越受到人们的重视。

基于改进的PR调节的单相LCL双闭环电流控制并网逆变器的研究

要
型
罂
图２频率偏移时二阶系统Ｂｏｄｅ图
Ｆｉｇ．２Ｂｏｄｅｏｆｔｈｅｓｅｃｏｎｄ－ｏｒｄｅｒｓｙｓｔｅｍｗｈｅｎｔｈｅ
ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｓｅｔ
由式（２）可知，对于任意频率的电网，Ａ都趋
向于无穷大。
闭环系统的结构框图如图３所示。
流波形，给定为８Ａ，由图８可知，由于电流幅值未
图ｌ系统控制结构图
Ｆｉｇ・１ｓｙ。ｍ。。 “ 。ｌ廿ｕ。ｔｕｒ。
由图２可知
，
电网频率发生偏移时，ｗｆ也随之
由图１可知，并网电流作为外环，电容电流作为内环，实现了电容上并联电阻的阻尼作用，从而
速度，采用ＰＲ控制作为外环的控制方法。
ＰＲ控制通过比例谐振环节增加了特定频率的电流回路增益来抑制基波误差或谐波分量，但受到频率漂移的影响和控制系统带宽的限制。因此本文引入ＦＬＬ来跟随电网频率，随时调节ＰＲ调节器里谐
网频率变动而变动，而不是固定的５０Ｈｚ，使得ＰＲ
控制下的并网电流能一直跟随电网电压而基本不受
损方式。故本文采用电容电流为内环、电感电流为外环的双环控制策略，ＰＩ调节控制时输出电压存在一定的相位差和幅值差，故外环采用ＰＲ调节实现无静差跟踪。由于实际电网频率存在波动，导致ＰＲ控制器可能无法在特定频率处获得无穷大的开环增益，故采用锁频环对电网频率的微小变化进行

基于准PR双环控制的单相逆变器的设计与研究

参考文献
[1]毛艳芳，熊旋，陈旭，孙建军，刘飞.单相逆变器双环控制改进策略研究[J]电测与仪表,2014(08):69-74.
[2]徐德鸿.电力电子系统建模及控制[M].机械工业出版社2005:187-193.
[3]徐发喜.SPWM逆变器双环数字控制技术研究[D].[硕士学位论文].南京：东南大学，2014.
4结束语
本文首先介绍了逆变器的作用，以及如今逆变技术存在的问题。对常见单相SPWM逆变器进行了系统的建模与分析，并给出了一种设计LC滤波器参数的方法。在此基础上，引入了电压外环PR控制，电流内环PI控制的双闭环的控制策略。在控制器参数的选取中，采用了极点配置的方法，简化了计算，最终经过参数优化，得到了满意的参数配置。在最后，经过simulink仿真，模拟不同的负载情况，经过分析，整个逆变系统具有良好的稳定性和很快的动态响应以及基本无差的稳态性能，满足了设计的要求。
准PR控制在其设定的频率及其附近的增益很大。其传递函数如式八所示：；内环PI调节器的传递函数如式九所示：。
2.2控制器参数选取
双环控制系统的控制参数的选取需要考虑两个控制器响应速度、带宽的相互影响，如果利用反复试凑法，因为内外环控制器共含有四个参数，其工作量太大。综合考虑下，我们采用极点配置法，有效地配置极点，使其具有满意的动态性能和稳态精度。
在讨论准PR控制器时，由式八可得，其结构过于复杂，不利于参数的求取。但由准PR控制器与PI控制器的伯德图可知，在Kp和Kr参数相同的条件下，两者在中高频段的伯德图重合。对于本文而言，我们需要考虑的是300Hz及其以上的正弦波，因此设计的准PR参数，完全可以用PI的参数替代。
将图5的结构框图进行结构图的化简，并另闭环传函的分母等于0可得，闭环系统的特征方程式为式十：LCs4+(Kp1Kpwm+r)s3+(CKiKpwm+Kp1Kp2Kpwm+1)s2+(KiKp2+Kp1Kr)s+KrKiKpwm=0。将滤波参数L=600μH; C=5μF；r=0.1Ω；Kpwm=200代入上式，并对其极点进行配置。令s1、2=-ξω±jω ; s3、4=-nξω;则期望的闭环特征方程式为式十一；取ξ=0.707；自然振荡频率ω=4500rad/s;n=10;对比式十与式十一并进行参数优化后：Kp1=10；Ki=2500;Kp2=0.2;Kr=250。

基于准PR控制器和陷波器的H6拓扑单相并网逆变器研究

基于准PR控制器和陷波器的H6拓扑单相并网逆变器研究Electrical Automation 新能源发电控制技术The New Energy Power Contro|Techno|ogy‘电气自动化“2018年第40卷第6期基于准PR 控制器和陷波器的H 6拓扑单相并网逆变器研究黄冠,殳国华,周清文(上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海 200240)摘要:对H6拓扑单相并网逆变器建模及控制策略进行了深入研究三建立了后级逆变部分电流环模型及电压环模型,为控制器参数设计作了铺垫三针对比例积分控制无法实现对正弦参考信号零稳态误差跟踪,抗电网扰动能力差的问题,对电流内环控制提出了一种准比例谐振控制,利用其在基波频率处高增益的特点,实现并网电流零稳态误差跟踪,并提高抗电网干扰的能力三针对并网电流中三次谐波较大的问题,在电压外环控制中使用陷波器,利用其带阻作用,滤除并网电流中的三次谐波三仿真结果表明,采用控制方法,并网电流具有较小的稳态误差和总谐波畸变率三关键词:单相并网逆变器;H6拓扑;建模;准比例谐振控制器;陷波器DOI :10.3969/j.issn.1000-3886.2018.06.008[中图分类号]TM615 [文献标识码]A [文章编号]1000-3886(2018)06-0023-04H 6Topology Single -phase Grid -connected Inverter Based on Quasi -PR Controller and Bandstop FilterHuang Guan ,Shu Guohua ,Zhou Qingwen(School of Electronic Information and Electrical Engineering,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China)Abstract :This paper conducts a thorough research on the modeling and control strategy of single -phase grid -connected inverter with H6topology.It set up the models of current loop and voltage loop of the post stage inverter ,which paved the way for the design of controller parameters.In order to solve the problems of the proportional integral control tracking the sinusoidal reference signal with zero steady-state error and the poor anti -jamming capability to the grid interference ,in this paper a quasi proportional resonant controller was presented ,which had high gain in the fundamental frequency and could reduce steady-state error and improve anti-interference ability.To restrain the three harmonic of grid-connected current ,a bandstop filter was used in the voltage loop control ,it could filter out the three harmonic with its bandstopcharacteristics.The simulation results show that the grid-connected current hassmaller steady-state error and total harmonic distortion rate by using this control method.Keywords :single-phase grid-connected inverter ;H6topology ;modeling ;quasi proportional resonant controller ;bandstop filter定稿日期:2017-12-140 引言两级式单相非隔离光伏并网逆变器具有效率高二体积小和成本低等特点,在分布式光伏发电领域得到广泛应用三由于传统H4拓扑不具备漏电流抑制能力,国内外学者提出一些新型拓扑,如H5拓扑二H6拓扑和Heric 拓扑等,其中H6拓扑能够有效抑制漏电流,具有总谐波畸变率(Total Harmonics Distortion,THD)小和效率高等优点,且不存在专利封锁三光伏并网逆变器常用的控制算法有:比例积分(Proportional Integral,PI )控制二电流滞环控制二重复控制和比例谐振(Proportional Resonance,PR)控制等三PI 控制控制原理简单二可靠性高,但无法实现对正弦参考信号零稳态误差跟踪;电流滞环控制稳定性好二动态响应速度快二简单易于实现[1],但其开关频率不固定三重复控制可以对周期性信号进行无静差跟踪,但其动态性能较差[2]三PR 控制虽然能够在基波频率处实现零稳态误差控制,但其易受电网频率波动影响三本文将准PR 控制引入到电流内环控制中,准PR 控制既保留了PR 控制在基波频率处的高增益,同时对电网频率波动的敏感度较低三由于逆变器输出电压二电流同频同相,输出功率除含有直流项外,还含有二次谐波项,此二次谐波项造成直流电压出现二次纹波,而这个二次纹波将导致并网电流中出现严重的三次谐波,并导致并网电流THD 增大三通过在电压外环引入陷波器(Bandstop Filters,BSF),可有效抑制并网电流中的三次谐波三1 H6拓扑结构及工作原理分析1.1 主电路拓扑H6拓扑结构如图1所示,S 1~S 4为高频开关管,S 5二S 6为低频开关管,D 1二D 2为续流二极管,L 1二L 2为滤波电感,C 1为滤波电容,C dc 为直流母线电容三功率电路参数如表1所示三H6逆变桥驱动信号如图2所示,v con 为正弦调制波,v car 为三角载波,G 1~G 6分别为开关管S 1~S 6驱动信号三H6逆变桥采用单极性正弦脉宽调制(Sinusoidal Pulse Width Modulation,SPWM)调制,G 1~G 4由三角载波和正弦调制波比较得到,只在半个周期工作,G 5二G 6工频导通关断三32万方数据。

基于DSC整流器和双闭环PR逆变器的模块化中频静变电源探究

基于DSC整流器和双闭环PR逆变器的模块化中频静变电源
探究
张林铠;魏芳波
【期刊名称】《电气时代》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】通过对实验数据进行的详细分析,评估了逆变器的输出波形质量、效率、动态响应及保护机制的效能。

研究结果表明,双闭环PR逆变器在实际应用中表现出优异的性能,输出电压和电流波形质量良好,动态响应迅速,且保护机制有效。

因此,双闭环PR逆变器是一种具有广泛应用前景的高效能电能转换方案。

【总页数】3页(P67-69)
【作者】张林铠;魏芳波
【作者单位】汉江师范学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM4
【相关文献】
1.基于准PR调节器电流双闭环LCL三相并网逆变器控制
2.基于PR调节器的双闭环控制单相逆变器
3.基于DSC整流器和双闭环PR逆变器的模块化中频静变电源
4.基于改进的PR调节的单相LCL双闭环电流控制并网逆变器的研究
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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
摘要：本文研究了当下微电网在国内外的发展和应用，并讨论了微电网在一些方面的优势。

建立了基于单相逆变器的微电网系统，讨论了孤岛模式下的单相逆变器拓扑结构，采用双闭环反馈控制，根据幅频特性比较了PI，PR和准PR控制在动态性能和稳态误差方面的优劣，最终选用准PR控制对控制策略的优化，实现无静差追踪并增强抗干扰能力，还实现了对并网谐波的优化。

关键词准PR，双闭环控制，H桥逆变器
一、引言
1.1微电网发展和研究意义
随着火电、水电、核电等大型集中电源和超高压远距离输电网的规模不断扩大，电力系统的弊端日益显著，并且在经济发展之余，人们越来越强调清洁高效
的可再生能源的开发，于是分布式发电不断发展，为了尽可能地解决大电网和分
布式电源之间的冲突，在充分利用分布式电源的情况下减少其对大电网的冲击，
学者们提出了微电网的概念。

微电网将发电机、负荷、储能装置和控制装置结合
在一起，形成了一个独立的可控的单元。

微电网虽然也是分散供电形式, 但它绝
不是对电力系统发展初期的孤立系统的简单回归。

1.2单相光伏微电网控制技术发展
理论上，逆变器输出电压中的谐波分量集中在开关频率及其倍数频率为中心
的周围，当此谐波被滤波器滤除后，输出电压应为失真度很小的正弦波。

但由于
死区效应、非线性负载等因素的影响，会使输出电压波形产生严重的畸变，逆变
器输出的电压或电流谐波不仅会造成功率因素降低，影响效率，而且还会引起逆
变器自身及其他设备的失调。

这些都需要适当的控制技术来改善逆变电源的性能。

本文提出一种改进策略，该策略电流内环采用电感电流瞬时反馈和负载扰动
前馈相结合的PI控制、电压外环采用准PR控制，既有抗输出扰动能力也能减少
并网谐波，还能实现零稳态误差。

二、单相逆变器双闭环策略
2.1逆变器的双闭环控制策略
我们首先考虑电流内环的反馈控制量，一般的电流内环反馈控制量如上所述，分为电感电流或者电容电流，利用电容电流作为控制量虽然可以利用其超前控制
作用，实现提前校正，相对于电感电流控制有更好的对于扰动的抑制作用，但却
无法对经过逆变器的电流进行保护，当然，电感电流为控制量的内环控制也可在
一定侧面提高动态性能。

本文经过全方面的考虑最终选取电感电流作为内环控制量,并使用较为简单的PI控制。

接下来我们主要探讨双环控制的外环控制部分。

我们首先建立了双闭环系统的结构框图，滤波电容瞬时电压和给定电压基准
（s）产生瞬时电流基准值，与滤波电
信号比较，产生瞬时电压误差信号，经G
v
感电流信号和负载前馈干扰电流信号比较，形成瞬时电流误差信号，经过G
（s）
i
产生调制信号，与载波信号计算后产生SPWM开关信号，控制开关器件，在交流
侧形成调制输出电压。

有负载扰动时的前馈时的传递函数有：
针对外环电压控制，我们提出了三种控制方法并分别进行幅频分析，分别得
出理论性上稳定性和动态性能。

1.
首先我们分析的是最简单的PI控制
当G
（s）选用PI控制时：
v
在电网基波频率ω
处，PI控制的幅值：
所以在传递函数两项中都为有限值，输出电压U
0比参考电压U
ref
小，存在稳
态误差。

虽然PI控制策略算法简单，容易实现，但无法做到无静差跟踪。

1.
为了实现无稳态误差的系统。

PR控制器是基于内模原理的一种控制器。

根据内模原理，如果把产生某一参考指令的模型植入到稳定的控制系统中，则可以实现对该指令的无静差跟踪。

当G
v
（s）选用PR控制时：
在电网基波频率ω
处，PR控制的幅值：
Kp:比例参数
Kr：谐振参数
将ω
其代入进传递函数中，第一项等于Uref，第二项趋向于0，相比于PI 控制，引入PR控制后，在基波频率处的输出基本等于参考电压，在其他频率处闭环增益均较小且小于0，虽然增强了抗干扰能力和稳态性能，但无法有效滤去谐波。

但在后续的仿真中可以看出，负载出现扰动时，反应速度较慢，动态响应时间较长。

1.
由于上述PR控制器带来的问题，我们拟提出一种较为容易实现的准PR控制（s）选用准PR控制时：
当G
v
处，准PR控制的幅值：
在电网基波频率ω
图4：理想PR控制器幅频特性
图5：准PR控制器幅频特性
从三种控制器的幅频特性曲线可以看出，在小于基波频率的低
频段，PI控制器的增益要大于PR和准PR控制器的增益，这说
明PI控制对直流参考信号系统中的控制性能要优于PR和准PR 控制器。

在基波频率处可以看到准PR控制器和PR控制器均具有足够大的增益，而且远远大于PI控制器在此处的增益，这也是PR控制和准PR控制可以实现对正弦参考信号无静差跟踪的根本原因。

在基波频率附近，频率的小范围变化会引起PR控制器的增益直线下降，而准PR控制器仍具有足够大的增益，所以可以看出在电网频率发生偏移时，准PR控制器在输出电流控制上具有绝对的优势。

结论：
本文研究了当下微电网在国内外的发展和应用，并讨论了微电网在一些方面的优势。

参考文献：
[1]鲁宗相、王彩霞、闵勇、周双喜、吕金祥、王云波（2007）：微电网研究综述。

电力系统自动化，31（19），100-107。

[2]郑漳华、艾芊（2008）：微电网的研究现状及在我国的应用前景。

电网技术，32（16），27-58。

[3]彭力,张宇,等.高性能逆变器模拟控制器设计方法.中国电机工程学报, 2006, 26(6): 89-90.。