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三电平光伏并网逆变器非线性控制策略研究
摘要
本文针对三电平光伏并网逆变器，提出了一种非线性控制策略，通过控制逆变器的输出电压和电流来实现并网电网的稳定性和高效性。首先，介绍了逆变器的基本原理和组成部分，接着分析了逆变器的高效控制方法，包括电压控制和电流控制，并针对控制方法的优缺点进行了对比分析。最后，针对三电平逆变器的控制，提出了一种基于非线性控制的策略，能够有效地提高电网稳定性和功率输出效率。
关键词：光伏并网逆变器；非线性控制；电压控制；电流控制；功率输出效率
Abstract
Inthispaper,anonlinearcontrolstrategyisproposedforthree-levelphotovoltaicgrid-connectedinvertertoachievethestabilityandhighefficiencyofthegridthroughcontrollingtheoutputvoltageandcurrentoftheinverter.Firstly,thebasicprincipleandcomponentsoftheinverterareintroduced.Then,thehigh-efficiencycontrolmethodsoftheinverterareanalyzed,includingvoltagecontrolandcurrentcontrol,andtheadvantagesanddisadvantagesofthecontrolmethodsarecomparedandanalyzed.Finally,anonlinearcontrolstrategybasedonthree-levelinverterisproposed,whichcaneffectivelyimprovethestabilityandpoweroutputefficiencyofthegrid.
Keywords:photovoltaicgrid-connectedinverter;nonlinearcontrol;voltagecontrol;currentcontrol;poweroutputefficiency
引言
随着光伏电站的不断普及，光伏逆变器已成为光伏发电系统中不可缺少的关键部件。光伏逆变器的主要作用是将太阳能板产生的直流电转换成可用的交流电，然后通过电网进行输送。相比于传统的逆变器，三电平光伏逆变器在输出电压、电流波形和THD方面都有所改善，能够实现更高的功率输出效率和更稳定的电网输出。然而，三电平逆变器的控制难度较大，需要一种高效的控制策略。
本文针对三电平光伏并网逆变器的控制问题，提出了一种非线性控制策略。首先，介绍了逆变器的基本原理和组成部分，接着分析了逆变器的高效控制方法，包括电压控制和电流控制，并针对控制方法的优缺点进行了对比分析。最后，针对三电平逆变器的控制，提出了一种基于非线性控制的策略，能够有效地提高电网稳定性和功率输出效率。
逆变器的基本原理和组成部分
光伏逆变器是将光伏电池产生的直流电通过逆变器转化为交流电，然后输送到电网中。逆变器主要由晶体管、电容器、电感器和控制器等组成。其基本结构图如图1所示。
图1逆变器的基本结构图
逆变器输出电压和电流的控制
逆变器输出电压和电流的控制是逆变器控制中的两个关键问题。传统的逆变器控制方法主要有电压控制和电流控制两种。
1.电压控制
电压控制是通过控制逆变器输出电压来控制逆变器的输出功率的一种方法。当逆变器输出电压低于电网电压时，逆变器会吸收电网电流；当逆变器输出电压高于电网电压时，逆变器会向电网注入电流。逆变器可以按照一定的控制策略控制输出电压稳定在给定值附近，从而保证电网的稳定性和功率输出效率。
2.电流控制
电流控制是通过控制逆变器输出电流来控制逆变器的输出功率的一种方法。逆变器输出电流由晶体管的开关状态控制，可以通过改变晶体管的开关时间和占空比等参数来控制电流。逆变器可以按照一定的控制策略控制输出电流稳定在给定值附近，从而保证电网的稳定性和功率输出效率。
非线性控制
传统的逆变器控制方法通常采用线性控制方式，如PID、模糊控制、遗传算法等。这些控制方法虽然具有简单易实现和良好的稳定性等优点，但在实际应用中存在一些问题，如灵敏度低、抗干扰性差等。因此，在逆变器控制中采用非线性控制方法已成为研究热点。
非线性控制是通过引入非线性元件或非线性控制方法来优化控制系统的性能的一种方法。非线性控制可以通过增强控制系统的鲁棒性、降低误差敏感度、优化系统的稳定性和追踪精度等方面来提高控制系统整体性能。
三电平逆变器的非线性控制策略
传统的逆变器控制方法通常采用PWM脉宽调制控制方式来控制逆变器的输出电压。然而，该控制方法在频