MATLAB采用电流滞环控制的单相并网逆变器仿真研究(2)
目前我国的能源环境污染情况极其严峻[1]：
（1）酸性物质如二氧化硫导致的酸雨问题愈发严重，我国的酸雨污染范围在日益扩大；
（2）燃烧煤炭、石油等化石燃料产生大量二氧化碳，导致全球温室效应使气候变暖。
由此可见，我国必须加大开发利用可再生能源的力度，改变能源结构，减少生态环境污染，走可持续发展的道路，促进人与自然和谐发展[2]。新能源具有储量充足、清洁无污染、可再生等优点，作为理想的替代能源，具有广阔的发展前景。开发利用新能源对解决资源短缺，优化能源结构，减缓全球气候变化等方面具有重要的意义和作用[3]。并网发电系统采用新能源发电可以缓解在夏天等用电高峰时期电力系统用电紧张的情况，保障电力需求。
并网发电系统是新能源发电中关键技术环节之一。燃料电池等产生的是直流电，若想被应用于电网中，则需要成为工频交流电，这就需要通过逆变器对其进行转换。并且大多数情况下新能源直接产生的能量是不稳定的，不能直接并网否则会对电网产生冲击。这些都需要变流技术进行控制，逆变器及其控制技术应用其中起到至关重要的作用，所以对于逆变器的研究越来越受到人们关注。
1.2 并网逆变器的研究现状
1.3 并网逆变器控制技术
在当前并网逆变器控制技术中，PWM技术是应用最为广泛的核心技术之一。冲量相等而形状不同的窄脉冲加载具有惯性的环节上时，其效果基本相同[7]。冲量即指窄脉冲的面积。PWM技术就是以该结论为基础。PWM控制就是按规律通过对一系列脉冲的宽度进行调制，得到一系列幅值相等而宽度不等的脉冲，用这些脉冲来代替所需要的波形的技术。如图1.1所示：
图1.1 PWM波代替正弦半波
PWM控制技术广泛应用于逆变电路，对逆变电路有深远的影响。随着时代的发展，研究人员也提出了多种控制方式，主要有通过比较载波和调制波，从而得到开关器件的脉冲控制序列的载波调制PWM技术，其在实际系统中一般采用如图1.1所示的脉冲宽度按正弦规律变化的PWM波，也称为SPWM；除此之外，还有可以提高电压利用率并降低损耗的空间矢量PWM技术（SVPWM）等。
逆变器系统可以采用的控制技术有多种，比如重复控制、PID控制和电流滞环控制等，下面简要介绍其中部分控制技术：
1.3.1 重复控制
上世纪80年代，研究人员根据内模控制原理，提出一种新的可以实现高精度控制的控制系统理论——重复控制。重复控制通过观测出重复性的系统扰动位置，记住每次扰动发生的位置，通过重复控制器有针对性地进行校正，使稳态误差最大限度趋近于零。但理想内模的极点一般分布在虚轴，控制系统刚好处于临界振荡状态,系统容易受到参数变化的影响而变得不稳定[8]。
重复控制对于非线性负载等周期性强的扰动所带来的波形畸变具有较强的抑制能力，在稳态条件下有良好地指令跟踪特性，但由于存在延迟因子，一般校正时间较长。对于周期性较弱的扰动，重复控制的校正效果较差，且系统的稳定性无法保证。所以，在并网逆变器控制系统中，为了获得良好的系统稳定性，一般不单独使用重复控制，而是与其它控制方式相结合来避免以上缺点以达到理想状态。
1.3.2 PID控制
PID控制是出现的比较早的一种控制策略，其特点是结构简单、算法易懂、实用性强、鲁棒性好等，成为现代电子电力系统中算法最经典、实际应用最广泛的一种现代控制技术[9]。并网逆变系统中，并网电流与参考正弦信号进行比较，得到电流误差信号通过 PID 补偿器变换获得输出正弦调制信号，再把正弦调制信号与固定频率的三角载波信号进行比较就可得到逆变器的驱动控制信号，从而实现并网运行[10]。早期采用的瞬时电压PID控制系统，当逆变器空载时，逆变器模型相当于一个二阶临界振荡环节，而PID控制中的积分环节增加相位滞后，故控制器的比例系数P必须有所限制。但是比例度增大，稳态误差也会随之增大，若减小误差，则要减小比例度，这又会使系统的稳定性下降，这对控制系统的动态性能产生影响。为此，在控制系统中加入逆变器滤波电感或电容的电流，电流比电压变化快，可以及时消除和抑制负载扰动带来波形畸变等影响。