（文章來源：電氣新科技）

并網(wǎng)逆變器中比例多諧振控制器能夠同時(shí)抑制多個(gè)頻率的入網(wǎng)電流諧波。為了解決傳統(tǒng)比例多諧振控制器設(shè)計(jì)復(fù)雜，并聯(lián)諧振控制器個(gè)數(shù)有限的問題，中原工學(xué)院電子信息學(xué)院、南京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院、國家電網(wǎng)江蘇省電力有限公司的研究人員趙強(qiáng)松、陳莎莎、周曉宇、王曉雷、王雙紅，在2019年第24期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文，提出一種基于重復(fù)控制和比例控制的新型重復(fù)-比例復(fù)合控制器，該復(fù)合控制器只需要設(shè)計(jì)少數(shù)幾個(gè)控制器參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該文提出的復(fù)合控制器能夠同時(shí)抑制多個(gè)頻率的電流諧波，并具有快速的動(dòng)態(tài)性能。

隨著風(fēng)電、光伏發(fā)電等可再生能源大量并網(wǎng)，當(dāng)可再生能源的比例達(dá)到一定程度時(shí)，電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力嚴(yán)重下降。因此，提高可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中并網(wǎng)設(shè)備控制參數(shù)，降低諧波發(fā)生，成為解決電網(wǎng)電能質(zhì)量的關(guān)鍵。

并網(wǎng)逆變器是可再生能源發(fā)電系統(tǒng)向電網(wǎng)輸送電能的接口單元，其控制性能直接影響入網(wǎng)電流的波形質(zhì)量，即盡可能減小入網(wǎng)電流的總諧波畸變率（Total Harmonic Distortion, THD）。并網(wǎng)逆變器入網(wǎng)電流諧波含量控制的方法有基于內(nèi)模原理的PI控制、比例諧振控制（Proportional Resonant, PR）、比例多諧振控制（Proportional Multi-Resonant, PMR）、重復(fù)控制（Repetitive Control, RC）等。

PI控制理論成熟，設(shè)計(jì)方法簡單，常用于三相并網(wǎng)逆變器中，通過坐標(biāo)變換，能夠在與基波頻率同步旋轉(zhuǎn)的dq坐標(biāo)系下對(duì)交流側(cè)三相對(duì)稱的正弦基波信號(hào)實(shí)現(xiàn)靜態(tài)無差跟蹤，但PI控制方式無法有效抑制多頻率諧波畸變，且對(duì)于單相或三相不對(duì)稱逆變器，PI控制難以借助坐標(biāo)變換實(shí)現(xiàn)對(duì)正弦信號(hào)的靜態(tài)無差跟蹤。

PR控制可以對(duì)某一頻率正弦交流信號(hào)進(jìn)行靜態(tài)無差跟蹤。為了提高PR控制對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化的魯棒性，常采用比例準(zhǔn)諧振控制器。但針對(duì)逆變器死區(qū)產(chǎn)生的多頻率諧波或電網(wǎng)背景諧波，需要多個(gè)諧振控制器并聯(lián)構(gòu)成PMR控制器才能取得良好的穩(wěn)態(tài)精度。然而多個(gè)諧振控制器并聯(lián)造成的相位滯后可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。盡管可以通過對(duì)諧振控制器進(jìn)行相位補(bǔ)償提高控制器性能，但增加了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。

含有某一類頻率信號(hào)內(nèi)模的RC，能夠?qū)Υ祟l率基波信號(hào)及其諧波信號(hào)進(jìn)行靜態(tài)無差跟蹤或擾動(dòng)消除，目前已廣泛應(yīng)用于各種逆變器控制場合。然而，RC內(nèi)模中的延遲環(huán)節(jié)使其動(dòng)態(tài)性能較差。為了解決此問題，有學(xué)者提出分?jǐn)?shù)相位超前補(bǔ)償方法，提高RC控制增益，進(jìn)而提高誤差收斂速度；有學(xué)者提出多速率RC的通用分?jǐn)?shù)階相位超前補(bǔ)償方法，改善了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。此外，為了提高整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，常將RC與PI控制共同使用。

針對(duì)LCL型并網(wǎng)逆變器，有學(xué)者對(duì)比分析了RC與PI分別串聯(lián)和并聯(lián)的兩種復(fù)合控制策略，指出串聯(lián)復(fù)合控制對(duì)諧波的抑制能力受PI控制器參數(shù)的制約。而RC并聯(lián)PI復(fù)合控制策略的諧波抑制能力不受PI控制參數(shù)影響，且系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能和魯棒性。然而，這種并聯(lián)復(fù)合控制策略中的控制器存在耦合，使得并網(wǎng)逆變器動(dòng)態(tài)過程中發(fā)生電流畸變，因此RC并聯(lián)PI復(fù)合控制策略并不是最優(yōu)復(fù)合控制策略。

由于RC與PR/PMR都是基于內(nèi)模原理，且都含有正弦信號(hào)的內(nèi)模，因此，它們具有相通之處。根據(jù)指數(shù)性質(zhì)，RC可以展開成負(fù)比例控制、積分控制和多諧振控制之和。然而，負(fù)比例控制對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能會(huì)起反作用，將降低系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，甚至影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。

為此，中原工學(xué)院電子信息學(xué)院、南京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院、國家電網(wǎng)江蘇省電力有限公司的研究人員提出一種基于RC并聯(lián)比例控制（Proportional Control, PC）的新型復(fù)合控制策略。相比傳統(tǒng)RC并聯(lián)PI控制，重復(fù)-比例復(fù)合控制具有設(shè)計(jì)參數(shù)少、設(shè)計(jì)思路清晰、設(shè)計(jì)流程簡單、穩(wěn)態(tài)性能好、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。

首先，根據(jù)重復(fù)控制器頻域展開式，推導(dǎo)出重復(fù)-比例復(fù)合控制器可以由重復(fù)控制器和比例控制器并聯(lián)構(gòu)成；其次，分析新型重復(fù)-比例復(fù)合控制器的穩(wěn)定性及參數(shù)設(shè)計(jì)理論依據(jù)；最后，以L型單相并網(wǎng)逆變器為被控對(duì)象，給出復(fù)合控制器的參數(shù)設(shè)計(jì)流程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該復(fù)合控制器能夠同時(shí)抑制多個(gè)頻率的電流諧波，并具有快速的動(dòng)態(tài)性能。
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