基于比例谐振控制的单相并网逆变器偏移误差分析与抑制

Ｌ＋
ｓ ｉ ｎ ＋ 属ｓ ｉ ｎ ２ ￣ ￣ ｔ 一 ｃ ｏ ｓ ２ ∞ ｓ 沁∞ ｆ
（ ３ ）
不考 虑量 化 误差 ，式 （ ３ ） 可 以被 写 问式 （ ４ ） 。
Ｉ 懒 ＝ｐ 。 咖 ｓ ｉ ｎ ｏ ｔ ｘ ｓ ｉ ｎ ６ Ｘ
＝
使用 带 来 了困难 。 本 文 对 网 侧 电流 使 用 Ｐ Ｒ控 制 器 时 的 偏 移 误 差 进 行 了理 论 分
＝
效运 行 的必要 条 件 。对 电流 控制 来 说 ，网侧 电流需 要通 过 电流 传感
警＋ 竽
ｓ ｉ ｎｃ ａ ＋ｑ ｓ ｉ ｎ２ ｒ ． ｏ ｔ 一￣ － ２ ｃ ｏ ｓ ２ ａ ｒ ｔ ＋
（ ２ ）
器 ，模 拟 元 件 以及 模 一 数转换器（ ＡＤＣ ） 来 测 量 。在 测 量 过 程 中 ，一
鱼
２
（ １ － ｃ ｏ ｓ ２ ｏ ） 可知 ，相 电流偏移 误差 导致的脉动频率为 ｏ ｇ ＮＮ ￣ ． Ｎ２ 倍。
析 。 同时 ，提 出 了一种 偏移 误 差补 偿算 法 ，并 应用 于 二阶 广 义积 分
器 （ Ｓ ＯＧ Ｉ ）， 全通 滤波 器 （ Ａ Ｐ Ｆ ）和 低通 滤 波器 （ Ｌ Ｐ Ｆ ）。该 算法 补 偿 了 由偏 移 误 差产 生 的Ｄｃ 和 二 次 谐波 分 量 ，提 高 了单相 并 网逆 变
于 电流控 制 时 ，会 直接 导致 直 流侧 （ ＤＣ ） 出现 偏 移 ， 网侧 电流 出现二 次谐 波 分量 。ＤＣ 偏 移量 和二 次谐 波 分量 会 降低 并 网逆 变器的 效率 。本 文 提 出 了一 种基 于比例谐 振 （ Ｐ Ｒ ） 控 制 的单相 并 网逆 变 器偏移 误差 补偿 算 法 ，并通过 仿 真验证 了该算 法的 有效性 。
些 非 线性 特性 会 导致 偏 移 误差 的 出现 …。对 偏移 误 差 补偿 来讲 ，需 要 使 用 硬 件 电 路来 检 测 误 差 ，但 这 会 增 加 硬件 电路 的体 积 和 重 量
】
。
＝
由式 （ ２ ） 可 以看 出，输 出功 率包 含 了偏移 误差造 成 了脉 动分 量 ， 脉 动分 量 的频 率和 电网频 率相 同 。脉动 分 量也 以 同样 的形式 在直 流 电压 中出现 。 因此 ，直流 电压 输 出的指 令 电流如 式（ ３ ） 所示。
ｆ 。 ｓ ｉ ｎｃ ｏ ｔ
用 算 法 实现 时 ，将 相 电流测 量 的偏 移 和 量化 误差 和 电网频 率 关
联起 来 ， 然后 从 中提 取 误差 信 息口 ］ 。 由于 相 电流 测量 模 块和 误 差 补 偿 模 块 集 成 在 一 起 ，会 产 生 一个 周 期 的延 迟 ， 因此 瞬 态 响 应 能 力 会 降低 。文献 ［ ４ ］ 中 ， 电流 控 制使 用 Ｐ Ｒ 控 制 器 ，将 相 电流 被 转 换成 ｄ ｑ 同步 参 考坐 标 系 下 ，从 ｄ 轴 电流 中提 取 出偏移 误 差 产生 的脉 动成 分 。但是 ，Ｐ Ｒ 控 制 器对 偏 移 误差 变 化 较为 敏 感 ，这 给 Ｐ Ｒ 控 制器 的
因此 ，需要通过补偿相 电流偏移误差带来脉动提升 网侧 电能质量 。
２ 偏移误 差补偿算法
图３ 所示 为包 含所 提 出补 偿算 法 的 电流控 制系 统框 图。 图４ 所 示
器的 稳定 性和 高 效运 行 能力 ，并通 过仿 真验 证 了该 算法 的有 效性 。
为所 提 出的补 偿算 法框 图 。
１ 系统误差分析
图１ 所 示为 单相 并 网逆 变器 系统 ， 包 括 电流Ｐ Ｒ 控 制器 ，Ｄ Ｃ电压
控 制器 和锁 相环 （ Ｐ Ｌ Ｌ）。
图３含补偿算 法的电流控 制系统框 图
图１基 于Ｐ Ｒ 控 制的单相并网逆变器框图
图２ 所 示为 电流测 量 过程 ，从 图２ 可 以看 出 ，相 电流 通过 电流 传
：
补 偿算 法
图 ４补 偿 算 法 框 图
如 图３ 所 示 ，测 量 电流作 为补偿 参考信 号来 提取 网侧 电流 的偏移 误差 信 号 。在 本 文所 提 出 的算 法 中 ， Ｓ ＯＧ Ｉ 可 以提 取 指 定频 率 的分
电流传感罂Ｈ
外鬟电路 卜 ＿ ＿
Ｌ Ｐ Ｆ Ｈ Ａ Ｄ 转换
量 ，相 电流 偏移 误 差 导致 的二 次谐 波 分量 可 以通过 Ｓ ＯＧ Ｉ 提 取 。同 时 ，可 以通 过Ａ Ｐ Ｆ 得 出相位 滞后 ９ ０ 度 的虚 拟 电流 。通 过叠 加信 号 的
图２电流误 差产 生过程
绝对值 得到Ｄ ｃ 分 量和 ８ 次谐波 频率脉 动分 量 。将 所得信 号通 过Ｌ Ｐ Ｆ 可
【 关键词 】 单相并 网逆变器；比例谐振控制 ；误差分析；补偿算法
网侧 电流测 量值 可 以表示 为 ：
０ 引言
在 单相 并 网逆 变 器 中 ，保 证 网侧 电流 控 制 的稳 定是 逆 变 器 高
‘＝ 一 ‘ｓ ｉ ｎ ｃ ｏ ｔ ＋ 扭
ｆ ｌ １
当相 电流 包含 偏移 误 差时 ，系 统的输 出功率可 以表 示为 ：
＇… ＿ ＿ ｌ ＿ Ｉ … … ＿ ＿ … … … … … … … 一 Ｉ
感 器 ， 外 围 电路 ，模 拟 元 件 如Ｌ Ｐ 和Ａ ＤＣ。由 于 电流 测 量过 程 中的 非 线性 特性 ，实 际测量 值包 括 实 际值 ，偏 移和 量 化误 差 。其 中 ，量 化误 差 不会影 响单相 系 统， 因此在 本 文 中忽略 了量 化误 差 。
Ｅ Ｌ Ｅ Ｃ Ｔ Ｒ Ｏ Ｎ Ｉ Ｃ Ｓ ＷＯ Ｒ Ｌ Ｄ・ 攘索 与 察
基 于 比 例 谐 振 控 制 的 单 相 并 网 逆 变 器 偏 移 误 差 分 析 与 抑 制
枣庄矿 业 （ 集 团 ）有 限责 任公 司岱庄 煤矿 侯 玉胜
【 摘要 】在单相并 网逆变器中，电流传感器、不平衡 电压和元器件的非线性特性都会导致相电流出现偏移误差。当包含偏移误差的相电流用