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弱电网下基于超螺旋滑模的LCL并网逆变器控制研究

来源：电工电气发布时间：2024-06-03 16:03 浏览次数：105

弱电网下基于超螺旋滑模的LCL并网逆变器控制研究

凌志勇^1，2, 周志飞¹，李圣清¹，文颜烯¹

(1 湖南工业大学电气与信息工程学院，湖南株洲 412007；

2 国网湖南省电力有限公司株洲供电分公司，湖南株洲 412000)

摘要：针对 LCL 型滤波器的固有谐振、滤波器参数及弱电网下电网阻抗的波动会严重破坏并网系统稳定性的问题，提出了弱电网下基于超螺旋滑模的 LCL 并网逆变器控制策略。根据并网系统模型构建超螺旋滑模观测器，对滤波电容电压及逆变器侧输出电流进行估计，消除额外传感器需要，降低成本。采用具有非奇异快速终端滑模面控制(NFTSMC)的超螺旋滑模控制器来快速地跟踪参考给定电流及降低并网系统动稳态误差，且提高并网系统对外界干扰和参数不确定性的全局鲁棒性。仿真结果表明，当滤波参数摄动和电网阻抗变化时，系统表现出较强的鲁棒性，且并网电流的 THD 值保持在 0.5% 左右。

关键词： 超螺旋滑模控制；非奇异快速终端滑模面控制；超螺旋滑模观测器；参数摄动；阻抗变化

中图分类号：TM464 文献标识码：A 文章编号：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

参考文献

[1] 段晓宁，李萍，赵峰，等. 弱电网下基于电容电压全前馈的 LCL 型并网逆变器稳定性控制[J]. 高电压技术，2022，48(6) ：2140-2151.

[2] 杨明，杨杰，赵铁英，等. 基于数字控制延时的 LCL 型并网逆变器强鲁棒性加权平均电流控制策略[J]. 电机与控制学报，2023，27(2) ：143-152.

[3] 杨明，杨杰，赵铁英，等. 弱电网下抑制谐振频率偏移的并网逆变器谐波谐振控制策略[J]. 电机与控制学报，2021，25(8) ：87-98.

[4] 高善诚，廖冬初，陈俊，等. 有源阻尼与无源控制的弱电网下 LCL 并网逆变器[J]. 电力系统及其自动化学报，2020，32(6) ：57-64.

[5] 李玉东，李佩峰，黄鑫，等. 弱电网下 WAC 控制 LCL 并网逆变器延时补偿策略[J]. 电力系统及其自动化学报，2022，34(10) ：57-65.

[6] 孙灵喜，黄海宏，韦友龙，等. 基于负低-高通滤波器的并网电流反馈新型有源阻尼方法[J]. 电机与控制学报，2023，27(2) ：27-34.

[7] 朱坤龙，孙鹏菊，王林，等. 弱电网下 LCL 型并网逆变器的高鲁棒性加权平均电流控制策略[J]. 中国电机工程学报，2020，40(11) ：3592-3602.

[8] 曹子恒，肖先勇，马俊鹏，等. 提高 LCL 型并网逆变器鲁棒性的改进型电容电流反馈有源阻尼策略[J]. 高电压技术，2020，46(11) ：3781-3789.

[9] 刘鸿鹏，边新新，张伟，等. 扩大有效阻尼区的改进型电容电流反馈有源阻尼策略[J] . 高电压技术，2022，48(1) ：114-124.

[10] 田鹏，李泽滔，郝正航. 基于有源阻尼的单相 LCL 并网逆变器改进电流控制器[J]. 电力系统及其自动化学报，2019，31(5) ：57-63.

[11] 杨林，曾江，黄仲龙. 线性自抗扰技术在 LCL 逆变器并网电流控制及有源阻尼中的应用[J] . 电网技术，2019，43(4) ：1378-1386.

[12] 陈来军，黎立丰，郑天文，等. 基于自适应滤波的并联逆变器谐振抑制策略[J] . 电网技术，2020，44(1) ：200-207.

[13] 龙波，朱子林，洪敏，等. 参数失配 LCL 型并网逆变器模型预测控制方法研究[J] . 电源学报，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，王华清，代林旺，等. 基于超螺旋滑模观测器的永磁同步电机无速度传感器控制方法[J]. 电力自动化设备，2020，40(2) ：21-27.

[16] 刘川泽.NPC 三电平逆变器驱动永磁同步电机模型预测控制研究[D]. 兰州：兰州交通大学，2021.

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