论文部分内容阅读
逆变器系统作为新能源事业的重要核心技术之一,高性能的控制策略对于提高逆变器性能,保障系统稳定运行方面起着决定性的作用,因此逆变器控制策略的研究得到了学术界和工业界的广泛关注。然而在逆变器的运行中,由于受到开关器件的导通压降、死区时间、非线性负载等非理想因素的扰动,其输出波形质量会严重下降,主要体现在较高的总谐波失真(total harmonic distortion,THD)和较大的跟踪误差上面,因此,研究逆变器的扰动抑制策略对于提高逆变器系统的性能有着重要意义。本文以单相独立逆变器为应用对象,在总结前人工作的基础上,提出了一种新型扰动抑制策略――基于内模原理的干扰观测器(internal model based disturbance observer,IM-DOB),分别从理论分析、数值仿真和实验验证上面对其进行了深入分析研究,取得了一些创新性研究成果。1)系统地总结了两种典型的传统扰动抑制策略:干扰观测器(disturbance observer,DOB)和重复控制(repetitive control,RC),分析了其原理与控制效果,同时在严格的稳定性分析的基础上指出了传统策略在面对对象未建模动态时存在的鲁棒性不足的问题,并针对这两种传统策略提出了简单易行的改进方案来增强鲁棒性,最后通过理论分析与仿真验证证明了改进方案的有效性。2)分析了传统扰动抑制策略各自的不足,指出了针对低频扰动的传统干扰观测器(conventional disturbance observer,CDOB)策略无法有效应用在存在周期性扰动的逆变器系统上面;而传统重复控制(conventional repetitive control,CRC)策略则存在着动态性能差的缺点。在综合借鉴传统思路的基础上,提出了一种新型的扰动抑制策略――IM-DOB,IM-DOB策略最大的特点是有机地融合了CDOB和CRC策略的优点,可以实现对低频扰动和周期性扰动的统一抑制,有效地提高了扰动抑制的快速性与准确性;同时由于在IM-DOB中引入了补偿器的概念,使之相对于传统策略能够更好的应对逆变器系统的参数摄动,大大提高了系统的鲁棒性。此外,针对含有非最小相位零点的系统,提出了IM-DOB的改进策略,即引入零相位误差跟踪策略(zero phase error tracking control,ZPETC)到IM-DOB中,扩展了IM-DOB的应用范围。最后首次将IM-DOB策略应用在了逆变器电压控制中,通过设计样例给出了IM-DOB的设计思路,IM-DOB方法保留了CDOB策略物理意义明确、动态性能好的优点,并实现了周期性扰动的有效抑制。一系列的对比试验证明了IM-DOB方法的有效性,相比于传统策略,IM-DOB可以提供更好的扰动抑制性能与鲁棒性能。