直流利用率，减少开关次数 [9] ，采用了
SVPWM 调制，三相逆变器电路模型如图 1 所示。
图1 Fig.1
三相逆变器模型
Model of the three phase inverter
图中， Lf 为逆变侧电感， L g 为网侧电感， C 为滤波 分别 电容， Rf 、 Rg 、 Rc 分别为各自的 ESR， ik 和 ik 为三相逆变电流和并网电流。可知系统在三相静止 坐标系下的电路方程如下：
收稿日期 2010-12 -01 改稿日期 2011-02-25
1
引言
随着现代化日益增长的能源需求，新能源技术如
光伏发电和风力发电等正在经历着一场全面深刻地发 展成熟，逆变并网技术及其对电网质量的影响正得到
器应用中，LCL滤波器取代了传统的 L 滤波器，其在
第 27 卷第 8 期
刘
波等
三相光伏并网逆变器控制策略
In the application of three phase photovoltaic gird-connected inverters, how to
meliorate quality of grid current is an key issue concerned. Adopting LCL filter to connect inverters with grid brings about a good filtering effect, but it makes control complex. Considering existing control method, in this paper, a strategy that cascaded proportion integrity(PI)and proportion resonation (PR)with grid voltage feed forward based on dq synchronous rotate frame is proposed. The model of three phase inverter is founded and controller was analyzed and derived. This strategy meliorated the dynamic characteristics of connecting grid by feed forward, achieved zero error tracking using PI, and suppressed harmonics currents effectively via PR. Last, simulation and experiment on a 100kW PV array grid-connected inverter are done. The results show that this proposed strategy achieves smooth grid current starting and fewer harmonics current. Keywords： Photovoltaic gird-connected inverter, dq rotate frame, cascaded PI+PR, voltage feed forward, specific harmonics suppression 人们更多地关注。影响电网质量的一个主要因素就是 电流谐波含量。CNCA-CTS004《并网光伏发电专用逆 变器技术要求和试验方法》中规定逆变器满负载运行 时，电流总谐波畸变率限值为5%，奇次谐波中3~9次 小于4%，11~15次小于2%，35次以上小于0.3%。 针对如此严格的谐波要求，在电压源 PWM 逆变
（ 7）
ix ( s ) Gix _ d x ( s )[d x ( s ) Gr ( s )u xN ( s )]
（ 8）
结合式（ 3）～式（ 8） ，可知系统经过解耦和网 侧电压前馈后的控制框图如图 3 所示，其中 G C( s) 为待定控制器。
3
控制器实现
采用 LCL 滤波器，引入了谐振环节，如果以网
65
减小了体积的同时对电流高频分量具有更好的滤波效 果 ，但是 LCL 三阶系统的引入，增加了二阶谐振零 极点，其谐振极点的零阻抗特性带来的可能的振荡 ， 对系统电流环控制提出了更大的挑战。 在传统三相逆变控制中， PI 控制器由于无法实 现交流信号的无静差跟踪，稳态电流存在较大的误 差，而引入电网电压前馈的 PI 控制增强了系统的动 态性， 但是由于其积分功能对交流信号天然的缺陷， 依旧不能有效的减小稳态误差 [3] 。 为减小稳态静差， dq 旋转坐标下的 PI 控制对三 相逆变系统具有天然的优势，其将交流转换为直流 后发挥了积分控制的作用，可以实现无静差控制。 与此同时，比例谐振（ PR）控制也开始广泛应用， PR控制虽然在谐振频率上具有无穷大增益，从理论 上可以实现基波电流的无静差控制 [4] ，但实际应用 中由于电网频率存在波动，以及模拟或数字离散化 实现时存在精度限制，一旦基波频率和 PR谐振频率 不一致，该处 PR的增益会非常小，将使控制失效 [5]。 因此文献 [6]改进采用了准谐振 PR控制， 该方法增加 了可调的选频宽度，但在谐振频率点上增益有限， 因此无法从理论上实现基波跟踪的无静差。 为此，本文提出了一种基于dq旋转坐标系下的PI 级联准谐振PR控制器设计方案，与传统方法相比该方 法在旋转坐标下通过 PI 实现了基波的稳态无静差控 制 ，通过PR实现了对特定谐波的充分抑制，此外在旋 转坐标下引入了电网电压前馈，增加了系统对电网的 抗扰能力，实现了并网起动电流无冲击。同时三相系 统在dq下的控制，可以实现有功无功的自主调控。 本文首先分析了光伏并网逆变系统的结构和模 型，在此基础上分析讨论了控制方法，给出了控制 器的实现步骤，最后通过仿真及在一台实际 100kW 光伏阵列并网逆变系统中对比实验，表明了控制算 法的有效性。
Control Strategy Study for Three Phase Photovoltaic Grid-Connected Inverters
Liu Bo 1 Yang Xu 1 Kong Fanlin 1 Ye Haizhong 1 Xi’an 710049 Zhongshan Yu Hong 2 China 528400 China） （ 1. Xian Jiaotong University 2. Mingyang Longyuan Power Electronics Company Abstract
2012 年 8 月 第 27 卷第 8 期
电 工 技 术 学 报
TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY
Vol.27 Aug.
No. 8 2012
三相光伏并网逆变器控制策略
刘 波
1
杨
旭
1
孔繁麟
1
叶海忠
西安 中山
1
于
虹
2
（ 1. 西安交通大学电气工程学院 2. 广东明阳龙源电力电子有限公司 摘要
（ b ） q 轴大信号平均模型
（ 6） 令
Gr ( s ) Gix _ u xN ( s ) / Gix _ d x ( s )
图2 Fig.2
dq 坐标下系统平均模型
The average model of system under dq rotate frame
对于耦合电压源 Lf I q 、 Lf I d ，容易实现解耦， 而耦合电流源 Cf U qc 、 Cf U dc ，由于控制量不直接产 生作用，难以解耦 [10] ，在分析中考虑到 q 上分量较 小，为简化设计而忽略，同时假定电网三相平衡， 忽略直流电压波动，从而将非线性耦合系统转化为 线性系统， 因此可直接以此大信号模型设计控制器。 由此得
式中， k=a， b ， c； j=A ， B， C。
（ 1）
在三相对称电网下，可以得到旋转坐标系 dq 下的电路 方 程，见式（ 2 ） ，其 dq 下模型如图 2 所 示。
d Id u ddN Rf I d Rc I d I d DC 3Lf dqN Lf I q Lf I q I q dt I q Iq 1 U dc I U Lf qc d 1 U dc Rc I d I d Rg I d d Id L I Lg U qc Lg I q I q g q dt I q Iq 1 U dN U qN Lg Id d U dc 1 I d I d U qc U dc dt U qc C I q I q
2
2.1
系统结构模型
系统结构 本文所用光伏并网逆变器拓扑，直流侧为100kW
光伏阵列，逆变侧采用IGBT三相全桥电路，逆变输出 电流经过LCL滤除高次谐波后，经工频变压器隔离升 压后并网发电。系统控制算法采用了TI公司的浮点型 DSP 28335实现，在DSP内进行数字软锁相，实现和电 之后根据MPPT指令控制逆变 网频率及相位的同步[7,8]， 电流，以软起动纯有功方式实现光伏逆变器的无冲击 并网。
（ 2）
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电 工 技 术 学 报
2012 年 8 月
递函数，是受控对象
2 U dc Lg Cs ( Rg Rc )Cs 1 Gix _ d x ( s) Z (s) 3
（ 4）
Gix _ u xN ( s ) 是逆变电流对电网电压的传递函数，
（ a ） d 轴大信号平均模型
是扰动项