实现并网电压跟踪及MPPT的电流跟踪控制方案

4 基于ADRC的并网逆变器控制系统

并网逆变器的控制目标是实现正弦电流输出和相位控制，使逆变器工作在单位功率因数并网模式或无功补偿模式。常见的电流控制方法有PID控制，但其对正弦参考量难以消除稳态误差。为了解决该问题，采用ADRC实现了正弦电流控制的零稳态误差，并在快速性与稳定性上优于常规PID控制器性能。
基于ADRC的光伏逆变器电流跟踪控制结构如图4所示。由于开关频率(10 kHz)远高于电网频率，因此为了便于分析，忽略开关动作对系统的影响，将SVPWM逆变单元近似为一惯性环节。滤波环节中，R为电感L的串联等效电阻，ug为电网电压，i*为与电网电压同频同相的并网电流参考信号。反馈信号从逆变器的输出接入，经ADRC进行参数调整，得到与参考指令相比较的信号，进而送入逆变器进行控制。

基于ADRC的光伏逆变器电流跟踪控制数学模型如图5所示，其输出电流的传递函数I=AI*-A(ugrid+其他扰动μ)，其中A=Gpi(s)Ginv(s)／[sL+R+Gpi(s)Ginv(s)]，Gpi(s)=(Kps+Ki)／s，Ginv(s)=KPWM／(TPWMs+1)。可见，逆变器的输出电流与参考电流、电网电压有关，采用ADRC闭环控制，能够抑制来自包括电网及其他方面的扰动。

5 仿真与实验验证

采用仿真软件Matlab／Simulink对上述控制策略进行系统仿真，得到ADRC的整定参数，设计硬件电路进行实验，采样频率10 kHz，电路参数为：L=1．5 mH；C=470μF；额定输入峰值电压为160 V；开关频率为10 kHz；电流参考指令峰值为50 A。由仿真可知，采用ADRC实现电流跟踪控制能达到预定效果，且电流波质量良好，谐波含量低。

以TMS320LF2812型DSP为基础，验证了自抗扰控制系统的性能，并网逆变器自抗扰电流跟踪控制硬件框图如图6所示。ADRC参数的整定和相应的控制逆变器开关算法通过软件实现。

图7a，b分别为采用传统控制方案和ADRC控制的并网电压、电流波形，图7c为稳定状态下ADRC控制系统的电压、电流波形。

可见，由于采用ADRC控制，其ESO将来自系统内部或外部的各种因素都归结为对系统的扰动并对其进行抑制，稳态下，其性能明显优于普通的PID控制器。在启动阶段，ADRC能快速进入稳定状态且超调小。在实际并网发电系统中，能够减小对电网的冲击，有利于并网的实现。

6 结论

应用ADRC实现了光伏并网逆变器的电流跟踪控制。该控制策略能够对内外扰动进行观测和补偿，使得系统在参数变化和负载扰动时，仍能得到期望性能，具有较强的鲁棒性。从系统仿真和实验结果分析，所提出的控制策略能够实现输出电流为正弦，且与电网侧相位相同，与常规控制策略相比，具有超调小，响应速度快等优点。