用于并网逆变器谐波抑制的重复-比例复合控制器分析与设计

并网逆变器中的比例多谐振控制器可以同时抑制多个频率的并网电流谐波为了解决传统比例多谐振控制器设计复杂、并联谐振控制器数量有限的问题，来自中原工学院电子信息学院、南京航空航天大学自动化学院、国家电网江苏电力有限公司的赵、、、、、王双红等研究员在2019年第24期《电气技术》杂志上撰文， 提出了一种基于重复控制和比例控制的新型重复比例复合控制器，只需设计少量控制器参数实验结果表明，该复合控制器能够同时抑制多个频率的电流谐波，具有快速的动态性能。

由于风电、光伏发电等可再生能源大量并网，当可再生能源比例达到一定水平时，电网调节能力严重降低因此，提高可再生能源发电系统中并网设备的控制参数，减少谐波的产生，成为解决电网电能质量的关键。

并网逆变器是可再生能源发电系统向电网输送电能的接口单元。其控制性能直接影响并网电流的波形质量，即尽可能降低并网电流的总谐波失真控制

并网逆变器并网电流谐波含量的方法包括基于内模原理的PI控制、比例谐振控制、比例多谐振控制(PMR)、重复控制、RC等。

PI控制理论成熟，设计方法简单。它通常用于三相并网逆变器。通过坐标变换，在与基波频率同步旋转的dq坐标系下，可以实现交流侧三相对称的正弦基波信号的静态零差跟踪。然而，PI控制方法不能有效抑制多频谐波失真。此外，对于单相或三相不对称逆变器，PI控制难以通过坐标变换实现正弦信号的静态零差跟踪。

PR控制可以跟踪特定频率的正弦交流信号，没有静态差异。为了提高PR控制对系统参数变化的鲁棒性，通常采用比例准谐振控制器。然而，对于逆变器死区产生的多频谐波或电网背景谐波，PMR控制器由多个并联的谐振控制器组成，以获得良好的稳态精度。然而，由多个谐振控制器并联引起的相位滞后可能导致系统不稳定。虽然相位补偿可以改善谐振控制器的性能，但是增加了系统设计的复杂性。

含有一定频率信号的内模RC，能跟踪基频信号及其谐波信号而无静态误差或消除干扰，目前已广泛应用于各种逆变器控制场合。然而，RC内部模型中的延迟环节使其动态性能变差。为了解决这个问题，一些学者提出了分数相位超前补偿方法来提高RC控制增益，进一步提高误差收敛速度。一些学者提出了一种通用的多速率RC分数阶相位超前补偿方法，改善了系统的动态性能。此外，为了改善整个系统的动态性能，通常会同时使用RC和PI控制。

对于LCL并网逆变器，有学者比较分析了RC和PI两种分别串并联的复合控制策略，指出串联复合控制的谐波抑制能力受PI控制器参数的限制。然而，RC并联PI复合控制策略的谐波抑制能力不受PI控制参数的影响，系统具有良好的动态性能和鲁棒性。然而，这种并联复合控制策略中控制器的耦合会导致并网逆变器动态过程中的电流畸变，因此RC并联PI复合控制策略不是最优的复合控制策略

因为RC和PR/PMR都基于内模原理，并且都包含正弦信号的内模，所以它们有相似之处。根据指数特性，RC可以扩展为负比例控制、积分控制和多重谐振控制的和。然而，负比例控制会对系统的动态性能产生负面影响，从而降低系统的动态响应速度，甚至影响系统的稳定性

为此，来自中原工学院电子信息学院、南京航空航天大学自动化学院和国家电网江苏电力有限公司的研究人员提出了一种基于RC并联比例控制的新型复合控制策略与传统的RC并联PI控制相比，重复比例复合控制具有设计参数少、设计思路清晰、设计过程简单、稳态性能好、动态响应快等优点。

图1复合控制系统框图

图4重复比例复合控制器系统框图

图5单相l型并网逆变器型号256其次，分析了新型重复比例复合控制器的稳定性和参数设计的理论基础。最后，以L型单相并网逆变器为被控对象，给出了复合控制器的参数设计流程。实验结果表明，该复合控制器能够同时抑制多个频率的电流谐波，具有快速的动态性能。

研究人员得出如下结论:

1)提出了一种基于RC并联PC的新型复合控制策略，并对RC并联PI和RC并联PC复合控制策略的频率特性进行了比较和分析分析了钢筋混凝土并联PC复合控制的稳态性能和参数设计机理。2)以L型单相并网逆变器为例，给出了重复比例复合控制器的详细参数设计流程。3)与传统的RC并联PI控制相比，重复比例复合控制器需要更少的参数、更清晰的设计思想、更简单的设计过程和更好的稳态性能，即网络接入电流的总谐波失真降低到2.68%同时，当参考电流突然变化时，转变时间在3个基波周期内4)提出的重复比例复合控制器不仅适用于L型并网逆变器，也适用于LCL型并网逆变器。

的相关研究成果已发表在2019年第24期《电气技术杂志》上。论文题目为“并网逆变器谐波抑制重复比例复合控制器的分析与设计”，作者是赵、、、、王双红。

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