微网逆变器H∞重复控制

微网逆变器H∞重复控制

本文提出了一种微网并网逆变器的电压控制器设计方法。这种逆变器通常与小型供能单元结合使用。其输出电压控制器的设计基于H∞及重复控制技术。即使在带非线性负载或者电网波形畸变时，仍可以保证输出电压谐波畸變率很低。控制器含有一个无穷维内在模型，可以消除所有与电网电网同频或者高频大约超过1.5kHz的动态扰动。

标签：DC-AC功率转换器；H∞控制；微网；重复控制；THD；电压控制

许多与分布式系统或者与微网连接的负载都是非线性的，会产生畸变的谐波电流。最典型例子就是线性负载与晶闸管串联以及直流侧电容。同时，许多负载都是单相的，因此可能出现较大的零序和负序电流分量。由于对于谐波电流而言电网阻抗相对较高，因此其将在相邻的供电用户侧引起电压畸变。而允许发电单元逆变器控制微网电压将可以使其电能质量更好。假设一个外部的控制环，通过选择合适的参考电压并调节其相对于电网的幅值和相位，来调节微网和大电网间功率交换。通过电压控制器对参考电压的跟随来实现小的THD。控制器输出受到非正弦电流、负载电流变化、电网电压波动和畸变、直流侧电压的影响。

1 中线臂电路模型

图1电路由中线臂和三相逆变器组成，逆变器部分的结构可以是三电平或多电平等形式。中线臂包括两个开关管、两个参数尽可能一致的电容和一个电感。中线臂控制器为开关管S1和S2提供触发脉冲，控制目标。①为维持电容器组的中点电压接近实际直流侧电压的一半，可通过控制使电感电流iL等于中线电流iN（使电容器没有电流通过）来实现；②为抑制系统内部和外部扰动。

2 H-∞控制器设计

由于各种复杂因素的影响，控制系统本身存在不确定性，包括数学模型本身的不确定性和外界干扰的不确定性，经典控制理论利用充分大的幅值增益和相位裕度使反馈系统在较大震动时，仍能保持系统性能并有效抑制干扰，但其无法直接应用于MIMO系统，H∞控制理论作为现代鲁棒控制理论的重要方法，可以克服不确定性的影响，同时维持系统运行的稳定性。本文三相四线制微源逆变器中线电流抑制和中点稳定问题采用H-∞控制理论解决。

如图2所示，中线臂控制器的控制目标是维持中性点稳定，兼顾维持系统稳定性的同时使Vave尽可能的小。根据H∞控制理论标准控制框图和中线臂控制模型构造控制器。摄动为中线电流iN，V0为等效

本文研究了由中性臂和直流电容组成的中点平衡控制模型。采用这种模型的有点是可以对中线臂控制电路采用高频宽鲁棒控制，从而避免大电容的使用或消耗无功平衡。对中性臂的控制归结为一个H无穷控制问题。仿真和实验结果证

明，即使存在暂态单相负载使之接近最大逆变器电流，能有效控制中性点平衡。

参考文献：

[1]邓礼宽，姜新建，朱东起，等.APF与SVC联合运行的稳定控制[J].电力系统自动化，2005，29（18）：29-34.

沈瑶（1988- ），女，工程师，硕士研究生，主要从事微网并网研究与电网电力调度运行等工作。