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储能系统技术 并网逆变器 储能系统 ★ 5.0

无模型自适应协同控制以提升并网逆变器的鲁棒性与暂态性能

Model-Free Adaptive Synergetic Control to Improve Robustness and Transient Performance of Grid-Tied Inverters

作者
期刊 IEEE Transactions on Industrial Informatics
出版日期 2025年1月
技术分类 储能系统技术
技术标签 并网逆变器 储能系统
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 分布式发电 并网逆变器 无模型自适应协同控制 动态性能 电流控制
语言:

中文摘要

对于分布式发电中的高质量并网而言,并网逆变器(GTI)在各种运行条件下的鲁棒性和暂态性能至关重要。本文提出了一种新颖的无模型自适应协同控制(MFASC)方法,该方法可显著提高并网逆变器的鲁棒性和暂态性能。为增强并网逆变器的鲁棒性和适应性,并避免未建模动态的影响,基于系统输入/输出信息建立了一种紧凑形式的动态线性化模型。随后,为提高响应速度,利用微分方程的快速收敛性设计了协同控制律。为进一步提升动态性能,设计了一种超调抑制策略,通过确保利普希茨条件来抑制动态超调;还设计了一个 $T$ 因子自适应律,通过动态改变无模型自适应协同控制的 $T$ 参数来调整响应速度和系统振荡。最后,将无模型自适应协同控制方法应用于并网逆变器的电流控制,并通过仿真和实验验证了其有效性。

English Abstract

For high-quality grid connections in distributed generation, the robustness and transient performance of grid-tied inverters (GTI) under various operating conditions are crucial. This article presents a novel model-free adaptive synergetic control (MFASC) approach, which can significantly improve the robustness and transient performance of GTI. To enhance the robustness and adaptability of GTI, and to avoid the effects of unmodeled dynamics, a compact form dynamic linearization model based on the system input/output information is established. Subsequently, in order to improve the response speed, a synergetic control law is designed by utilizing the rapid convergence of differential equations. To further enhance the dynamic performance, an overshoot suppression strategy is designed to suppress the dynamic overshoot through ensuring Lipschitz condition, and a T-factor adaptive law is designed to adjust the response speed and system oscillation by dynamically changing the T parameter of the MFASC. Finally, the MFASC method is applied to the current control of GTI, and the validity is verified through simulation and experiment.
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SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项无模型自适应协同控制技术对并网逆变器的鲁棒性和暂态性能提升具有重要战略价值。作为全球领先的光伏逆变器和储能系统供应商,阳光电源在复杂电网环境下的设备性能优化一直是核心竞争力所在。

该技术的核心优势在于其"无模型"特性,仅依赖系统输入输出信息建立动态线性化模型,这对阳光电源应对全球不同电网标准和复杂工况具有显著价值。传统基于精确数学模型的控制方法在面对电网阻抗波动、非线性负载、弱电网等实际场景时往往表现不佳,而该方法通过规避未建模动态的影响,可显著增强逆变器在多样化应用场景中的适应性,这对阳光电源拓展新兴市场和复杂应用场景尤为关键。

从技术实现角度,协同控制律的快速收敛特性和动态超调抑制策略能够有效改善并网电流质量,降低THD,提升功率因数,这直接关系到产品能否满足日益严格的电网接入标准(如IEEE 1547、IEC 61727等)。T因子自适应律的引入为响应速度和系统振荡之间的动态平衡提供了解决方案,这对储能系统的功率快速响应和光伏逆变器的MPPT性能优化都有积极意义。

技术挑战主要在于算法的实时计算复杂度和现有DSP/FPGA平台的适配性。建议阳光电源评估该算法在主流控制器上的实现成本,并通过仿真验证其在大功率工业逆变器和户用储能系统中的实际效果。若验证成功,该技术可作为下一代产品的差异化竞争优势,特别是在氢能电解和充电桩等新兴业务领域的电力电子变换器控制中具有广阔应用前景。