| 标题 | 基于二重积分滑模控制的光伏并网系统 |
| 范文 | 李志军 张仔坤 奚文霞 王娟 张川博 摘 要： 为改善光伏并网逆变器的动态特性，根据逆变器数学模型，利用二重积分滑模控制，设计两级结构的单相光伏并网控制系统。前级利用PI控制完成升压稳压，后级通过滑模控制实现逆变并网，完成滑动模态在逆变系统的理论推导。在此基础上进行仿真研究，并与PI控制系统进行比较，其结果表明所提出的控制策略是正确的，并且具有实现简单的特点。 关键词： 光伏发电； 逆变器； 控制器； 控制算法； PI控制； 二重积分滑模控制 中图分类号： TN876?34； TM464 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）17?0128?04 Abstract： In order to improve the dynamic characteristic of PV grid?connected inverter， a single?phase PV grid?connected inverter system with two?stage structure was designed according to the mathematical model of the inverter and double integral sliding mode control. The PI control is used in the pre?stage to achieve the voltage boost and voltage stabilization， the sliding mode control is used in the backward?stage to realize the grid connection of the inverter. The theoretical derivation of the sliding mode in the inverter system is performed. The simulation study is carried out on the above basis. The proposed control system is compared with PI control system. The results show that the proposed control strategy is correct， and has the characteristic of easy implementation. Keywords： photovoltaic generation； inverter； controller； control algorithm； PI control； double integral sliding mode control0 引 言 光伏發电技术是一项面向未来，具有深刻意义的新能源技术。并网逆变器作为光伏发电系统的关键设备之一，其控制方法的选择对提高光伏发电效率、提升供电品质具有重要意义[1?3]。常规控制方法有PI控制以及电流环和电压环的双闭环控制。PI控制易于实现，但电流跟踪误差较大。双闭环控制效果较好，但是系统控制方案实施相对复杂[4?7]。在现代控制理论中，利用先进的控制策略，不仅可以提高系统的整体控制性能，有时可使技术实施方案大大简化。由于滑模变结构控制具有优良的动态性能和易于实现等特点，在现代控制中得到越来越多的关注[8?12]。本文将滑模变结构控制理论引入到光伏并网逆变器控制系统中，采用二重积分滑模控制（Double Integral Sliding Mode Control，DISMC）方法，完成滑动模态在光伏并网系统中的理论推导，并且分别利用PI控制和滑模控制两种控制方法实现逆变并网，其结果表明控制方案的可实现性及简易性。1 主拓扑结构及数学模型 单相光伏并网系统拓扑结构如图1所示。系统主电路中，DC/DC电路采用Boost结构，通过PI控制，完成升压和稳压工作。DC/AC电路采用单相全桥结构，经过滑模控制实现逆变并网。需要说明的是，本文中所述单相光伏并网系统主拓扑采用电流型并网模式，因此其滤波环节仅使用1个电感。 1.1 DC/DC电路 DC/DC电路主要由电感[L1]、电容[C]、二极管VD以及开关管S组成。在电流连续的情况下，有两种工作状态： 1） S导通，二极管VD关断； 2） S关断，二极管VD导通，通过PI控制完成升压和稳压工作。 控制电路由电压比较环节、PI调节器以及PWM信号生成环节组成。整个电路通过调节PWM信号的占空比达到升压和稳压的目的。 1.2 DC/AC电路 DC/AC电路采用单相全桥结构，其中[L2]为滤波电感，[Unet]为电网电压，[UAB]是未经滤波的逆变器输出电压。4只功率 MOSFET 管分为两组，其中VT1和VT4为一组，VT2和VT3为一组，两组交替通断，网侧电流[IL2]表示如下：2 滑模控制器设计 2.1 滑模控制原理 滑模控制是一种适用于非线性系统的控制策略。该控制方法的特性是可以迫使系统在一定条件下沿规定的状态轨迹做小幅度、高频率的上下运动。可以说，滑模控制是一种具有预定滑动模态的开关控制[13]。 l） 滑动模态存在； 2） 满足可达性条件：在切换面[s（x）=0]以外的状态点都将于有限时内到达切换面； 3） 滑模运动的稳定性。 |
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