摘要:三相并网逆变器中，由于死区效应和开关延时带来的非线性将导致逆变器输出电压的严重失真，以致并网电流的总谐波失真增加。本文提出了一种新型的具有精确非线性补偿的三相光伏并网逆变器滑模变结构控制策略，以抑制并网电流谐波，并提高其动态响应速度和鲁棒性。该控制策略将d-q 坐标变换下的非线性补偿实现于离散积分滑模控制中。本文分析了逆变器输出电压的非线性，并建立了相应的非线性效应模型。根据此新模型设计了离散积分滑模控制策略。该控制策略既实现了精确的非线性补偿，也保证了整个系统的强鲁棒控制，并在一个100kW 的三相光伏并网逆变器样机上得以证实。仿真和实验结果表明：所提控制策略实现了系统全局稳定性控制，动态响应快速，鲁棒性强以及优良的电流谐波抑制能力。
关键词：光伏逆变器 离散积分滑模控制 非线性补偿 总谐波失真 动态响应 强鲁棒性
1.引言
太阳能在能源领域正扮演着越来越重要的角色。作为光伏并网发电的重要设备之一，并网逆变器以及其对电网质量的影响被广泛研究。三相光伏并网逆变器的控制目标必须具有快速动态响应能力，强鲁棒性，零稳态误差和低谐波失真的特性。近年来，为了实现上述控制目标，国内外学者提出了很多并网逆变器的控制策略。例如，比例积分( Propotional Integral， PI ) PI 控制和比例谐振(Propotional Resonant，PR)PR 控制，这些控制算法可以实现优良的稳态性能0，但是该类控制策国家自然科学基金资助项目(51177129)。略是基于电路参数的小信号模型设计，忽略了系统中的高频成分，故其动态响应能力和鲁棒性并不理想;重复控制能够保证良好的稳态性能并能有效地抑制周期性的电网电压扰动，但是其动态性能较差0;无差拍控制0 虽然有良好的稳态和动态性能，但是对系统参数敏感。近年来，由于滑模变结构控制算法优良的动态性能，强鲁棒性和低谐波失真的特点，被广泛地实现于三相光伏并网逆变器中0。然而这些文献没有考虑死区效应和开关延时的非线性影响。而光伏并网逆变器在低功率点运行时，如果不对这类非线性影响进行补偿，将会造成严重的并网电流谐波失真，污染电网。为了得到最低的总谐波失真，需要对死区效应和开关延时引入的非线性进行精确补偿0。
本文分析了由死区效应和开关延时等非线性影响造成的逆变器输出电压失真，并建立了相应的非线性效应模型。最终根据该系统模型提出了并网电流的离散积分滑模变结构控制策略。该新型控制策略既实现了精确的非线性补偿，也保证了整个系统的强鲁棒控制，仿真和实验结构表明：该控制策略具有对MPPT 快速动态响应能力，对电网电压扰动的强鲁棒性和零稳态误差。此外，与不具有非线性补偿的滑模控制相比，所提控制策略能够有效地减小并网电流的总谐波失真。
5.结论
本文针对三相光伏并网逆变器提出了一种具有精确非线性补偿的离散积分滑模控制器。讨论了由死区效应和开关延时造成的非线性，分析了逆变器输出电压的谐波失真，并依此建立了死区效应和开关延时下的逆变器模型。为了设计滑模变结构控制器，本文分析了离散积分滑模面，其具有良好的长期稳定性和动态响应速度。并根据新模型设计了离散积分滑模控制器。该新型控制策略既实现了精确的非线性补偿，也保证了整个系统的强鲁棒控制。仿真和实验结果表明该控制策略具有对MPPT的快速动态响应能力，对电网电压扰动的强鲁棒性以及零稳态误差。而且，与没有非线性补偿的离散积分滑模控制器相比，该控制策略具有更低的并网电流THD。
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