光伏发电系统需要直流电变成交流电。逆变器完成这个功能。逆变器性能影响发电效率。单相逆变器常用在家用场合。三相逆变器用在工业场合。本文研究三相逆变器控制方法。

三相逆变器输出需要稳定。输出电压波形应该接近正弦波。总谐波畸变率应该小。负载变化时电压不能波动。传统控制方法有缺点。比例积分控制器动态响应慢。抗干扰能力不够强。重复控制跟踪精度不高。

滑模变结构控制有优点。它对参数变化不敏感。它对负载扰动有强鲁棒性。响应速度快。设计简单。滑模控制存在抖振问题。抖振影响输出波形质量。增加开关损耗。限制实际应用。

本文提出改进滑模控制策略。结合滑模控制和重复控制。滑模控制保证动态性能。重复控制提高稳态精度。设计新的滑模面。滑模面包含电压误差和积分项。积分项减少稳态误差。滑模面系数通过仿真优化。

建立三相逆变器数学模型。写出开关函数表达式。推导状态空间方程。坐标变换简化分析。abc坐标系转到dq旋转坐标系。dq坐标系下控制更方便。电压电流变成直流量。控制器设计更简单。

设计电压外环和电流内环。电压环生成电流参考值。电流环实现快速跟踪。电压环用改进滑模控制。电流环用比例控制。采样输出电压和电流。计算电压误差。误差输入滑模控制器。

滑模控制器输出是参考电流。参考电流和实际电流比较。电流误差输入比例控制器。比例控制器输出调制信号。调制信号和三角波比较。生成开关管驱动脉冲。脉冲控制六个开关管。开关管导通和关断。直流电变成交流电。

重复控制器并联在滑模控制器上。重复控制基于内模原理。它消除周期性误差。逆变器误差有周期性。重复控制提高波形质量。重复控制延迟时间是一个基波周期。延迟信号叠加到当前周期。周期性误差被抵消。

重复控制增益需要设计。增益太小时效果不明显。增益太大时系统不稳定。本文增益取零点五。重复控制前加低通滤波器。滤波器截止频率一千赫兹。滤波器抑制高频噪声。

仿真验证控制策略。仿真软件是MATLAB。搭建三相逆变器模型。参数如下。直流侧电压七百伏。输出线电压三百八十伏。额定频率五十赫兹。滤波电感三毫亨。滤波电容二十微法。负载电阻十欧姆。

对比三种控制方法。比例积分控制。传统滑模控制。改进滑模控制。突加负载时观察波形。比例积分控制超调大。恢复时间慢。传统滑模控制超调小。恢复时间快。改进滑模控制超调更小。恢复时间更短。

输出电压波形分析。比例积分控制谐波大。总谐波畸变率百分之三点五。传统滑模控制谐波小一些。总谐波畸变率百分之二点八。改进滑模控制谐波最小。总谐波畸变率百分之一点九。波形质量明显提高。

负载突变测试。空载到半载突变。半载到满载突变。比例积分控制电压跌落大。传统滑模控制电压跌落小。改进滑模控制电压跌落最小。电压恢复时间最短。抗扰动能力最强。

参数变化测试。滤波电感值变化正负百分之二十。滤波电容值变化正负百分之二十。比例积分控制性能下降明显。传统滑模控制性能变化小。改进滑模控制性能几乎不变。鲁棒性得到验证。

实验平台搭建。直流电源提供直流电。智能功率模块作为开关管。数字信号处理器运行控制算法。电压传感器和电流传感器采集信号。驱动电路生成驱动信号。负载箱连接输出端。示波器记录波形。

实验结果和仿真一致。改进滑模控制波形好。总谐波畸变率低于百分之二。负载突变时电压稳定。参数变化时性能不变。开关频率二十千赫兹。开关管温度正常。系统运行可靠。

改进滑模控制实现简单。计算量小。数字信号处理器能够实时计算。程序代码简洁。占用内存少。适合实际工程应用。

三相逆变器控制方法重要。好方法提高性能。本文方法有优势。动态响应快。稳态精度高。鲁棒性强。未来可以研究更多结合方法。神经网络控制。模糊逻辑控制。这些方法可能更好。