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弱電網下基于超螺旋滑模的LCL并網逆變器控制研究

來源：電工電氣發(fā)布時間：2024-06-03 16:03 瀏覽次數：322

弱電網下基于超螺旋滑模的LCL并網逆變器控制研究

凌志勇^1，2, 周志飛¹，李圣清¹，文顏烯¹

(1 湖南工業(yè)大學電氣與信息工程學院，湖南株洲 412007；

2 國網湖南省電力有限公司株洲供電分公司，湖南株洲 412000)

摘要：針對 LCL 型濾波器的固有諧振、濾波器參數及弱電網下電網阻抗的波動會嚴重破壞并網系統(tǒng)穩(wěn)定性的問題，提出了弱電網下基于超螺旋滑模的 LCL 并網逆變器控制策略。根據并網系統(tǒng)模型構建超螺旋滑模觀測器，對濾波電容電壓及逆變器側輸出電流進行估計，消除額外傳感器需要，降低成本。采用具有非奇異快速終端滑模面控制(NFTSMC)的超螺旋滑?？刂破鱽砜焖俚馗檯⒖冀o定電流及降低并網系統(tǒng)動穩(wěn)態(tài)誤差，且提高并網系統(tǒng)對外界干擾和參數不確定性的全局魯棒性。仿真結果表明，當濾波參數攝動和電網阻抗變化時，系統(tǒng)表現出較強的魯棒性，且并網電流的 THD 值保持在 0.5% 左右。

關鍵詞： 超螺旋滑?？刂?；非奇異快速終端滑模面控制；超螺旋滑模觀測器；參數攝動；阻抗變化

中圖分類號：TM464 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3175(2024)05-0001-10

Research on LCL Grid-Connected Inverter Control Based on

Super-Twisting Sliding Mode Under Weak Power Grid

LING Zhi-yong^1,2, ZHOU Zhi-fei¹, LI Sheng-qing¹, WEN Yan-xi¹

（1 College of Electrical and Information Engineering, Hunan University of Technology, Zhuzhou 412007, China;

2 State Grid Hunan Electric Power Co., Ltd. Zhuzhou Power Supply Company, Zhuzhou 412000, China）

Abstract: Aiming at the problem that the inherent resonance of LCL filter, filter parameters and impedance fluctuation in weak power network will seriously damage the stability of grid-connected system, a super spiral sliding mode based control strategy for LCL grid-connected inverter under weak power grid is proposed. Firstly, according to the grid-connected system model, the super-twisting sliding mode observer is constructed, and the filter capacitor voltage and the output current on the inverter side are estimated,eliminating the need for additional sensors and reducing costs. Secondly, a super-twisting sliding mode controller with non-singular fast terminal sliding mode control (NFTSMC) is used to quickly track the reference current and reduce the dynamic steady-state error of the grid-connected system, as well as to improve the global robustness of the grid-connected system against external disturbances and parameter uncertainties. Finally, the simulation results show that the system shows strong robustness when the filter parameters are perturbated and the grid impedance changes, and the THD value of the grid-connected current is maintained at about 0.5%.

Key words: super-twisting sliding mode control; non-singular fast terminal sliding mode control; super-twisting sliding mode observer;parameter perturbation; impedance variation

參考文獻

[1] 段曉寧，李萍，趙峰，等. 弱電網下基于電容電壓全前饋的 LCL 型并網逆變器穩(wěn)定性控制[J]. 高電壓技術，2022，48(6) ：2140-2151.

[2] 楊明，楊杰，趙鐵英，等. 基于數字控制延時的 LCL 型并網逆變器強魯棒性加權平均電流控制策略[J]. 電機與控制學報，2023，27(2) ：143-152.

[3] 楊明，楊杰，趙鐵英，等. 弱電網下抑制諧振頻率偏移的并網逆變器諧波諧振控制策略[J]. 電機與控制學報，2021，25(8) ：87-98.

[4] 高善誠，廖冬初，陳俊，等. 有源阻尼與無源控制的弱電網下 LCL 并網逆變器[J]. 電力系統(tǒng)及其自動化學報，2020，32(6) ：57-64.

[5] 李玉東，李佩峰，黃鑫，等. 弱電網下 WAC 控制 LCL 并網逆變器延時補償策略[J]. 電力系統(tǒng)及其自動化學報，2022，34(10) ：57-65.

[6] 孫靈喜，黃海宏，韋友龍，等. 基于負低-高通濾波器的并網電流反饋新型有源阻尼方法[J]. 電機與控制學報，2023，27(2) ：27-34.

[7] 朱坤龍，孫鵬菊，王林，等. 弱電網下 LCL 型并網逆變器的高魯棒性加權平均電流控制策略[J]. 中國電機工程學報，2020，40(11) ：3592-3602.

[8] 曹子恒，肖先勇，馬俊鵬，等. 提高 LCL 型并網逆變器魯棒性的改進型電容電流反饋有源阻尼策略[J]. 高電壓技術，2020，46(11) ：3781-3789.

[9] 劉鴻鵬，邊新新，張偉，等. 擴大有效阻尼區(qū)的改進型電容電流反饋有源阻尼策略[J] . 高電壓技術，2022，48(1) ：114-124.

[10] 田鵬，李澤滔，郝正航. 基于有源阻尼的單相 LCL 并網逆變器改進電流控制器[J]. 電力系統(tǒng)及其自動化學報，2019，31(5) ：57-63.

[11] 楊林，曾江，黃仲龍. 線性自抗擾技術在 LCL 逆變器并網電流控制及有源阻尼中的應用[J] . 電網技術，2019，43(4) ：1378-1386.

[12] 陳來軍，黎立豐，鄭天文，等. 基于自適應濾波的并聯逆變器諧振抑制策略[J] . 電網技術，2020，44(1) ：200-207.

[13] 龍波，朱子林，洪敏，等. 參數失配 LCL 型并網逆變器模型預測控制方法研究[J] . 電源學報，2022，20(2) ：66-75.

[14] WANG Baochao, XU Yongxiang, SHEN Zhaoyuan, et al.Current Control of Grid-Connected Inverter with LCL Filter Based on Extended-State Observer Estimations Using Single Sensor and Achieving Improved Robust Observation Dynamics[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics，2017，64(7) ：5428-5439.

[15] 郭磊磊，王華清，代林旺，等. 基于超螺旋滑模觀測器的永磁同步電機無速度傳感器控制方法[J]. 電力自動化設備，2020，40(2) ：21-27.

[16] 劉川澤.NPC 三電平逆變器驅動永磁同步電機模型預測控制研究[D]. 蘭州：蘭州交通大學，2021.

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