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基于ADRC的光伏并网逆变器控制策略应用研究的开题报告
一、选题背景
随着人类对环保意识与能源需求的逐步提升，新能源已经逐步成为了全球能源产业发展的热点。光伏发电作为一种坚实的绿色可再生能源形式，其使用范围不断扩大，在各个领域的应用增长迅速。在实际光伏发电应用过程中，将光伏电源与电网相连接的光伏逆变器技术是非常关键的一步，也是当前研究的热点之一。光伏逆变器主要是将太阳能电池板所输出的直流电能转化为交流电能，并且将光伏发电系统所获得的电能注入到电网中。因此，在建筑物、道路、工厂及农业等诸多领域的光伏发电系统中，逆变器的性能与质量表现直接影响了整个光伏发电系统的效率与可靠性。
目前，对于光伏逆变器的研究焦点集中在提升其控制技术、性能和稳定性。传统的控制策略，包括PI控制和PID控制等，虽然可以实现对逆变器输出电压和电流的精确控制，但不能及时对自身存在的干扰进行补偿。为了克服这一问题，计算机控制应用于逆变器日趋广泛，并出现了基于模型控制的控制策略，例如基于直接扰动观测器的自抗扰控制（ADRC）技术。
二、研究目的
本课题拟采用基于ADRC的光伏并网逆变器控制策略，旨在优化当前光伏逆变器控制策略不足，并达到以下目的：
（1）研究基于ADRC的光伏逆变器控制策略，严格控制其输出电压波动范围、输出功率及频率稳定性。采用多层静止同步系统结构，对直接扰动实施铁磁状态观测和顺滑控制调整，利用物理模型实现电流闭环，从而解决传统PI控制策略存在的跨度大、稳态误差大的问题。此外，对于基于硬件实施的ADRC，还将探索基于软件实施ADRC的逆变器控制技术。
（2）结合实际场景，研究光伏逆变器控制策略在不同光辐射、温度变化等各种影响因素下的性能。同时在开发的逆变器控制器中添加反馈网络，实时监测光伏发电系统的运行状态，实现针对性的效率优化管理。
（3）通过与传统控制算法PI和PID的对比实验，验证基于ADRC策略的光伏逆变器控制策略具有更加出色的动态响应能力和准确性，同时还提高系统的稳定性。
三、研究内容与技术路线
（1）了解光伏发电系统及相关技术。包括光伏发电系统的基本结构、光伏逆变器的原理与控制策略、传统控制算法PI和PID、自抗扰控制技术ADRC等。
（2）基于ADRC控制技术设计光伏并网逆变器控制策略。首先构建逆变器的电路模型，并采用铁磁状态观测器将直接扰动分离出来，从而可以实现对直接扰动的估计和补偿。对于逆变器输出电流引入控制模型设计电流控制环，使其对电压波幅进行适当的补偿，实现逆变器输出电压的精确控制。
（3）软硬件平台搭建。在Matlab/Simulink平台上搭建控制算法并进行仿真验证，同时利用DSP等控制器实现ADRC算法在实际硬件逆变器中的实现。
（4）实验验证与性能分析。采用电压、电流、频率等信号参数，对基于ADRC的光伏并网逆变器控制策略进行验证，结合实际场景考虑光辐射、温度等因素，分析其性能与优化空间。
四、预期成果
（1）实现光伏并网逆变器控制系统中的基于ADRC的控制算法，提升系统的性能与稳定性。
（2）设计针对光照度、温度变化等复杂影响因素下的逆变器控制策略，实现系统的自适应控制。
（3）基于硬件实现逆变器控制算法，通过实验验证其控制效果。
（4）与传统PI和PID控制算法对比，验证基于ADRC的控制策略在控制的性能方面有一定的改善。
五、研究意义
（1）对提升光伏并网逆变器的性能与稳定性具有现实意义。
（2）对于探索自抗扰控制技术在光伏逆变器控制中的应用具有一定的学术价值。
（3）为进一步研究与完善自抗扰控制技术在其他领域的应用奠定基础。