基于PI_重复控制的光伏并网逆变器设计.pdf

船电技术|控制技术Vol.31No.82011.8

基于PI+重复控制的光伏并网逆变器设计

张鹏金海梁星星余峰
（中国船舶重工集团公司第七一二研究所，武汉430064）

摘要:本文通过实验指出数字PI控制器在光伏并网逆变器中的局限性，提出将重复控制器引入到电流内
环中以提高稳态性能，进而将重复控制和PI控制器并联用于三相光伏并网逆变器的电流波形控制。其中
PI控制保证系统动态性能，而重复控制提高电流波形跟踪精度。实验表明，采用这种方法后可以显著改善
逆变器的并网电流质量。
关键词：光伏逆变器波形控制PI控制重复控制
中图分类号:TM464文献标志码:A文章编号:1003-4862(2011)08-0048-03

DesignofPhotovoltaicGrid-connectedInverterBasedonPI
andRepetitiveControl

ZhangPeng,JinHai,LiangXingxing,YuFeng
(WuhanInstituteofMarineElectricPropulsion,CSIC,Wuhan430064,China)

Abstract:Inthispaper,itispointedoutthroughexperimentalresultthatthedigitalPIcontrollerisinthe
limitationsinthephotovoltaicinverter,anditisproposedthatrepetitivecontrollerisintroducedinto
currentlooptoimprovethesteadycharacteristics.SoPIcontrolandrepetitivecontrolalgorithmare
adoptedtocorrecttheoutputcurrentwaveformofthephotovoltaicgrid-connectedinverter.Inthiscontrol
strategy,thePIcontrolisusedtoguaranteesystemdynamicperformanceandtherepetitivecontrolisto
improvecurrentwaveformquality.Theexperimentalresultsshowthatthiscontrollerdesigncan
significantlyimprovethegrid-connectedcurrentquality.
Keywords:photovoltaicinverter;waveformcorrection;PIcontroller;repetitivecontroller

过实时采样PV阵列的电压电流值来控制并网给
1引言定电流，由电流内环通过各种控制方法及PWM
光伏并网发电是利用太阳能发电的一种有效调制技术转换成PWM脉冲给驱动电路驱动功率
方式。光伏并网发电系统需要采用逆变器作为电开关器件。因此，光伏并网逆变器电流内环的优
能转换装置将光伏阵列所输出的直流电变换成交劣直接关系着逆变器的并网性能。区别于一般的
流电送入电网。由于太阳能光伏阵列（PV）的电压型逆变器（VSC），光伏并网逆变器为电流
强非线性特性，要将PV阵列的直流电能高质量控制电压型逆变器，对于电流控制型逆变器设
地逆变成交流电流馈入电网，并网逆变器一般采计，为了提高系统鲁棒性一般采用直接电流控
用电压外环及电流内环的双环控制结构，或者制，dq解耦作为一种常用的直接电流控制思
MPPT外环直接控制并网电流的MPPT直接电流想，其基本思路是：在dq坐标系中对三相交流
寻优结构，无论外环为何种结构，其本质都是通电流进行解耦，得到其有功分量id和无功分量iq
并分别进行控制，因其通过变换后的有功及无功
分量为直流量，常规的PI控制器便能得到较好
收稿日期：2011-03-20
的控制效果。本文通过实验证明了纯PI控制器
作者简介：张鹏，男，助理工程师。研究方
(1983-)用于谐波补偿仍有较大的局限性，进而提出了采
向：电力电子应用技术。
用PI控制器并联重复控制器用于光伏并网逆变

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器的波形校正技术[1]。PI调节器对信号误差进行比例和积分控制是一
种简单有效的方式[2]。图1为对并网电流进行
2三相光伏并网逆变器的系统模型
dq解耦采用PI控制的原理框图。
对于普通逆变器或变频器而言，通常选择

图1PI控制的原理框图

经过解耦控制后的d轴和q轴成为两个独立
KK()s+T
的系统，可以方便地设计其控制器，考虑采用的Gs()=PPWMC（2）
Lss(1)()