分布式電源并網逆變器控制策略與仿真研究

電源網：分布式電源憑借其就地發電服務用戶、清潔環保等諸多優勢，擁有越來越大的市場份額。微電子技術的發展為逆變技術的實用化創造了平臺，微解決器的誕生滿足了逆變技術的發展要求，使先進的控制技術如矢量控制技術、多電平變換技術、重復控制、模糊邏輯控制等先進的控制算法在逆變范疇得到了較好的使用。進入21世紀，逆變技術正向著頻率更高、功率更大、效率更高、體積更小的方向發展。本設計方案采用DC-DC-AC結構能有效提高效率，采用高頻直流升壓技術使逆變并網器體積更小，安全性能大大提高。針對動態系統的實驗問題提出了利用Simulink的參數估計功能，使理論模型依據試驗數據進行數值參數估計，從而達到理論模型充足接近實際試驗環境。

1分布式電源并網逆變器系統設計

1．1DC-DC變換器

DC-DC變換器是通過半導體閥器件的開關動作將直流電壓先變為交流電壓，經整流后又變為極性和電壓值不同的直流電壓的電路，這里要闡述的是中間經過變壓器耦合的直流間接變換電路。DC-DC變換器在將直流電壓變換為交流電壓時頻率是任意可選的，因此使用高頻變壓器能使變壓器和電感等磁性元件和平波用電容器小型輕量化。如今，隨著半導體閥器件的進步，輸出功率為100W以上的電源實際上采用的開關頻率都在20～500kHz范圍內，MHz級高頻變換器也在開發研究之中。而且，通過變換頻率的高頻化，可以使平波用電容的容量減小，從而能夠使用陶瓷電容等高可靠性的元件。而且，本文在舉例闡述動作原理是采用雙極功率晶體管、IGBT、MOSFET等開通關斷可控的器件作為直流電壓變換為交流電壓的半導體閥器件，使用最多的還是MOSFET。

1．2直流母線電壓PID控制器設計

作為直流母線400V電壓非得具有一定的穩定性，不應當隨著負載的變化或電池電壓的改變而萌生波動。因此必然需要用到反饋的概念。反饋理論的要素包括三個部分：測量、比較和執行。測量關心的變量，與期待值相比較，用這個誤差糾正調節控制系統的應和。由于PID控制器可以實現無差調節，其優異的動態穩態特性，以及方便靈活的參數整定辦法，因此在逆變并網器中直流母線的電壓控制選擇PID控制算法。

在閉環控制系統里，將調節器置于純比例作用下，從小到大逐漸改變調節器的比例系數，得到等幅振蕩的過渡過程。此時的比例系數稱為臨界比例系數Ku，相鄰兩個波峰間的時間間隔，稱為臨界振蕩周期Tu。

臨界比例度法步驟：

(1)將調節器的積分時間置于最大(TI=∞)，微分時間置零(TD=0)，比例系數KP適當，平衡操作一段時間，把系統投入自動運行。

(2)將比例系數KP逐漸增大，得到等幅振蕩過程，記下臨界比例系數Ku和臨界振蕩周期Tu值。

(3)依據Ku和Tu值，采用經驗公式，計算出調節器各個參數，即KP，TI和TD的值。

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