呂 聰，何 山,2*，王維慶,2，陳 偉，孔令清，王喜泉

(1.新疆大學(xué)電氣工程學(xué)院，烏魯木齊市 830049；2.可再生能源發(fā)電與并網(wǎng)控制教育部工程研究中心，烏魯木齊市 830049)

近年來，分布式新能源發(fā)電在電力系統(tǒng)中的滲透率逐年提高，其中并網(wǎng)逆變器是實(shí)現(xiàn)DC-AC轉(zhuǎn)換的電力電子器件，也是連接分布式電源和電網(wǎng)的核心設(shè)備[1-2]。電力電子器件使系統(tǒng)整體的慣性、阻尼降低，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性[3-4]。為此，中外學(xué)者提出了虛擬同步發(fā)電機(jī)(virtual synchronous generator,VSG)的概念，通過控制并網(wǎng)逆變器模擬同步發(fā)電機(jī)的特性，為系統(tǒng)提供慣性和阻尼[5-6]，進(jìn)而改善分布式電源并網(wǎng)的電能質(zhì)量并提高并網(wǎng)運(yùn)行的魯棒性。

文獻(xiàn)[7]參照同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型以及調(diào)壓、調(diào)頻特性提出電壓型VSG控制，能模擬同步發(fā)電機(jī)的外特性，具有較好的控制性能；文獻(xiàn)[8]將VSG控制與自適應(yīng)下垂控制結(jié)合應(yīng)用于多端柔性直流系統(tǒng)中，滿足慣性支撐的同時(shí)調(diào)整電網(wǎng)間不平衡功率的分配，但未考慮故障下所提策略的適用性；文獻(xiàn)[9]提出了在電力電子變壓器網(wǎng)側(cè)整流級(jí)采用VSG控制，使級(jí)聯(lián)模塊具有慣性、阻尼，從而獲得更好的動(dòng)態(tài)性能來滿足直流電壓平衡的需要；文獻(xiàn)[10]提出了基于VSG的自調(diào)節(jié)虛擬阻抗控制，通過改善阻尼限制過載和故障期間的故障電流，但需要持續(xù)搜索最佳參數(shù)，計(jì)算時(shí)間長；文獻(xiàn)[11-12]提出基于自適應(yīng)虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的VSG控制策略，提升了動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，但動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程中會(huì)有較大的有功功率振蕩；文獻(xiàn)[13]提出一種對(duì)補(bǔ)償環(huán)節(jié)可調(diào)參數(shù)調(diào)節(jié)的改進(jìn)VSG控制策略，通過降低系統(tǒng)階數(shù)來抑制動(dòng)態(tài)響應(yīng)中的功率振蕩；文獻(xiàn)[14]根據(jù)故障時(shí)VSG故障電流在d、q坐標(biāo)系下的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種電流指令方法來抑制不平衡故障下的負(fù)序電流，使VSG在故障情況下也能安全穩(wěn)定運(yùn)行。上述基于VSG的逆變器并網(wǎng)大多采用基于PI(proportional-integral)的電壓電流雙閉環(huán)控制，具有控制結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。但在強(qiáng)耦合、高精度控制等場(chǎng)合有很大的局限性，且會(huì)引起相位滯后[15-16]，使VSG功率環(huán)路的帶寬受到限制，導(dǎo)致控制性能變差，響應(yīng)時(shí)間變長。此外，在電網(wǎng)發(fā)生擾動(dòng)時(shí)也不能很好地抑制功頻、電流的波動(dòng)[17]。因此，研究具有高帶寬、良好的抗擾能力、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快的控制策略，對(duì)基于VSG的逆變器并網(wǎng)控制是非常重要的。

文獻(xiàn)[18]提出的自抗擾控制(active disturbance rejection control,ADRC)具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可以很好地滿足基于VSG的逆變器并網(wǎng)控制的要求，但其配置參數(shù)復(fù)雜，而高志強(qiáng)教授提出的線性自抗擾控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)降低了參數(shù)配置的復(fù)雜度，已被廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐中[19]。LADRC在滿足上述基于VSG的逆變器并網(wǎng)控制要求的同時(shí)卻犧牲了一定的跟蹤精度，使用內(nèi)模原理的重復(fù)控制(repeat control,RC)可有效消除輸出穩(wěn)態(tài)跟蹤誤差[20]，LADRC結(jié)合RC，可以彌補(bǔ)LADRC犧牲的跟蹤精度?；谏鲜龇治?，提出線性自抗擾控制與重復(fù)控制相結(jié)合作為電壓外環(huán)控制，電流內(nèi)環(huán)仍采用PI控制的新型雙閉環(huán)控制策略。其中線性自抗擾控制加快系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度且抗干擾能力強(qiáng)，重復(fù)控制提高雙閉環(huán)控制的跟蹤精度。在MATLAB/Simulink平臺(tái)下搭建仿真模型，在功率擾動(dòng)和三相短路故障下驗(yàn)證所提控制策略的可行性和有效性。

1 VSG的基本控制策略

圖1為基于VSG的逆變器并網(wǎng)主電路拓?fù)浜拖嚓P(guān)控制策略示意圖，將蓄電池、光伏等分布式電源等效為直流電源Udc，基于VSG的逆變器經(jīng)LC濾波電路和傳輸線連接到電網(wǎng)。

基于VSG的逆變器并網(wǎng)數(shù)學(xué)模型為

(1)

(2)

式(1)中：t為時(shí)間；R、L、C為濾波電路中的濾波電阻、電感、電容；iLk、igk分別為iLabc、igabc的相電流，k=ab,bc,ca；Uok、UCk分別為Uoabc、UCabc的相電壓，k=ab,bc,ca。

將式(1)、式(2)左乘Park矩陣可得

(3)

(4)

式中：iLf、igf分別為iLabc、igabc的d、q分量，f=d,q；Uof、UCf分別為Uoabc、UCabc的d、q分量，f=d,q；ωn為電網(wǎng)同步角速度。

Em為虛擬勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)的幅值;θ為電角度;Pe、Qe分別為VSG的并網(wǎng)有功、無功功率;VT1～VT6為6個(gè)功率開關(guān)器件;Vd、Vq分別為虛擬勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)的d、q軸分量;UVd、UVq分別為虛擬阻抗上壓降的d軸、q軸分量;UCd、UCq分別為電容電壓的d、q軸分量;Udref、Uqref分別為VSG輸出的虛擬勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)與虛擬阻抗上壓降的差值的d、q軸分量;iLd、iLq分別為電感電流的d、q軸分量;分別為外環(huán)d軸、q軸電流實(shí)際值;Labc、Cabc、Rabc分別為濾波電路中的三相濾波電感、電容、電阻;SVPWM(space vector pulse width modulation)為空間電壓矢量;SOGI(second-order general integrator)為二階廣義積分器圖1 VSG并網(wǎng)示意圖Fig.1 Sketch map of a grid-connected VSG

先對(duì)式(4)求導(dǎo)，再將式(3)代入其中，得

(5)

VSG的有功-頻率控制方程為

(6)

式(6)中：J為虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；D為虛擬阻尼系數(shù)；Pref、Pe分別為VSG有功功率參考值、并網(wǎng)有功功率；ω為虛擬轉(zhuǎn)子角速度；θ為電角度。

有功功率控制框圖如圖2所示。

圖2 有功頻率控制框圖Fig.2 The control block diagram of frequency

無功-電壓控制方程為

(7)

式(7)中：Em為虛擬勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)的幅值；Ugm、UCm分別為并網(wǎng)電壓的幅值、電容電壓的幅值；K0為無功-電壓控制下垂系數(shù)；Qref、Qe分別為VSG無功功率參考值、并網(wǎng)無功功率；K1為比例系數(shù)。

1/s為積分圖3 無功電壓控制框圖Fig.3 Control block diagram of reactive power

無功電壓控制框圖如圖3所示。由于微電網(wǎng)線路呈阻性，而將VSG輸出的虛擬勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)Vabc與虛擬阻抗上壓降Uvabc的差值作為電壓電流雙閉環(huán)中電壓外環(huán)的參考值，能使系統(tǒng)呈一定感性，提高基于VSG的逆變器并網(wǎng)運(yùn)行的魯棒性，其控制框圖如圖4所示。

Ls為虛擬電感；Rs為虛擬電阻圖4 引入虛擬阻抗控制框圖Fig.4 Control block diagram of virtual impedance

可見，求解虛擬阻抗中電抗的壓降需要對(duì)電網(wǎng)電流求導(dǎo)，且此微分環(huán)節(jié)將使得系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間變長。由此引入基于廣義二階積分器(second-order general integrator,SOGI)的虛擬阻抗環(huán)節(jié)[21]，在計(jì)算其壓降時(shí)，能避免微分運(yùn)算，加快系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。具體實(shí)現(xiàn)方式為：若Iin為輸入正弦量，則輸出Iout1與Iout2可表示為

(8)

式中:B為一常數(shù)。

由式(8)得

(9)

則虛擬電感Ls上的壓降為

(10)

同理可得虛擬電阻Rs上的壓降為

UR=RsIin=RsIout1

(11)

虛擬阻抗上的壓降Uv為

Uv=UR+UL

(12)

由式(8)～式(12)得基于SOGI的虛擬阻抗框圖(圖5)。

圖5 基于SOGI的虛擬阻抗框圖Fig.5 Block diagram of virtual impedance based on SOGI

引入基于SOGI虛擬阻抗的電壓外環(huán)控制方程為

(13)

電流內(nèi)環(huán)控制方程為

(14)

式中：Udref、Uqref分別為VSG輸出的虛擬勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)與虛擬阻抗上壓降差值的d、q軸分量；UCd、UCq、ILd、ILq分別為電容電壓、電感電流的d、q軸分量；Kp1、Ki1為電壓外環(huán)PI控制參數(shù)；Kp2、Ki2為電流內(nèi)環(huán)PI控制參數(shù)。

2 二階LADRC+RC電壓外環(huán)設(shè)計(jì)

由式(5)可知，基于VSG的逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)是多變量、強(qiáng)耦合的，在精度要求較高的情況下，基于PI的電壓電流雙閉環(huán)控制已不再適用于并網(wǎng)，需設(shè)計(jì)新型雙閉環(huán)控制策略來控制基于VSG的逆變器并網(wǎng)。LADRC根據(jù)跟蹤誤差調(diào)整其增益，從而與PI控制相比，加快系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，通過補(bǔ)償系統(tǒng)的不確定性和非線性，抑制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)擾動(dòng)。然而作為一個(gè)線性控制器，采用LADRC的電壓外環(huán)控制并不能顯著提高跟蹤精度，為提高其電壓外環(huán)控制的跟蹤精度，可在其中結(jié)合RC。由此提出一種采用LADRC+RC的電壓外環(huán)控制，電流內(nèi)環(huán)仍采用傳統(tǒng)PI控制的新型雙閉環(huán)控制策略。

2.1 二階LADRC設(shè)計(jì)

LADRC由線性擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)觀測(cè)器(linear extended state observer,LESO)和線性狀態(tài)誤差反饋律(linear state error feedback,LSEF)組成，其控制框圖如圖6所示。其中LESO的作用是估計(jì)總擾動(dòng)；LSEF的功能類似線性PD控制器，獲得所需信號(hào)；且LADRC的自抗擾效果主要取決于LESO對(duì)總擾動(dòng)的估計(jì)精度。

v為系統(tǒng)的輸入;z1、z2、z3分別為對(duì)狀態(tài)變量xi(t)的估計(jì)值，i=1、2、3;u0、u分別為LESF的輸出、LADRC的輸出;y為系統(tǒng)的輸出圖6 二階LADRC控制框圖Fig.6 Control block diagram of second-order LADRC

式(5)為時(shí)域二階數(shù)學(xué)模型，因此需設(shè)計(jì)LADRC控制器的階數(shù)為2，且式(5)中d、q軸形式相同，則LADRC控制結(jié)構(gòu)也一致，所以可將d、q軸微分方程表示為一個(gè)通用的狀態(tài)空間模型。

(15)

(16)

LESO為

(17)

式(17)中：zi(t)為對(duì)xi(t)的估計(jì)值，i=1,2,3；βi為觀測(cè)器增益，決定了zi(t)對(duì)xi(t)估計(jì)精度；e(t)為狀態(tài)變量xi(t)與估計(jì)值z(mì)i(t)的誤差。

LSEF為

(18)

式(18)中：v(t)為LADRC的控制輸入，v(t)=Ud,qref；kp、kd為LSEF的控制參數(shù)；觀測(cè)器增益βi以及kp、kd可以通過帶寬參數(shù)化方法得到，可表示為[19]

(19)

式(19)中：ω0為觀測(cè)器帶寬；ωc為控制器帶寬。

2.2 RC設(shè)計(jì)

RC主要包括重復(fù)控制內(nèi)模、周期延遲環(huán)節(jié)及補(bǔ)償器，其控制框圖如圖7所示。在RC的作用下，累積周期內(nèi)的誤差，經(jīng)補(bǔ)償器后使RC能控制下一周期的輸出量，從而減少總體誤差。

RC的內(nèi)部模型M可表示為

(20)

C(z)=krS(z)

(21)

式(21)中：kr為重復(fù)控制器增益，取kr=0.9；S(z)為二階濾波器，主要作用是消除高次諧波。

S(s)為S(z)的拉普拉斯變換方程，可表示為

(22)

式(22)中：s為拉普拉斯變換中的微分算子；ω1為S(s)的截止頻率，與VSG并網(wǎng)逆變器的截止頻率相同；ξ為阻尼比，取ξ=0.707。

Q(z)Z-N為重復(fù)控制的改進(jìn)內(nèi)模；Q(z)起保持系統(tǒng)穩(wěn)定的作用，一般為低通濾波環(huán)節(jié)或小于1的常數(shù)，取Q(z)=0.95；Z-N為周期性的延遲環(huán)節(jié)，其中N為基波周期內(nèi)的采樣次數(shù)，N等于采樣頻率與電網(wǎng)頻率的比值；C(z)為補(bǔ)償器，用于提供幅值補(bǔ)償和相位補(bǔ)償圖7 RC控制框圖Fig.7 The control block diagram of RC

將式(22)進(jìn)行雙線性變換，可得離散后的傳遞函數(shù)S(z)為

(23)

2.3 LADRC+RC復(fù)合控制策略

LADRC+RC電壓外環(huán)控制、電流內(nèi)環(huán)PI控制框圖如圖8所示。當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，在LADRC+RC電壓外環(huán)中，電壓參考值與電容電壓值的d、q軸分量分別做差，經(jīng)LADRC+RC電壓外環(huán)控制得到電流內(nèi)環(huán)的參考值；在電流內(nèi)環(huán)中，電流參考值與電感電流值的d、q軸分量分別做差，經(jīng)PI控制后得到電壓控制量。

圖8 LADRC+RC復(fù)合控制框圖Fig.8 The composite control block diagram of LADRC and RC

此復(fù)合控制策略結(jié)合了LADRC與RC的優(yōu)點(diǎn)，能同時(shí)獲得更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和更高的跟蹤精度。圖8中外環(huán)控制仍主要基于LADRC，保證并網(wǎng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，且新增的RC減小了參考值與實(shí)際值之間的穩(wěn)態(tài)誤差，從而提高了跟蹤精度。由于LADRC的等效帶寬比RC大，因此可在不損害雙閉環(huán)控制性能的情況下結(jié)合這兩種控制策略。

3 仿真分析

在MATLAB/Simulink環(huán)境下，按照?qǐng)D1搭建基于VSG的逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)模型，對(duì)比基于LADRC+RC的電壓外環(huán)與電流內(nèi)環(huán)PI控制策略(以下簡稱LADRC+RC雙閉環(huán)控制策略)、基于LADRC的電壓外環(huán)與電流內(nèi)環(huán)PI控制策略(以下簡稱LADRC雙閉環(huán)控制策略)和電壓電流雙閉環(huán)PI控制策略(以下簡稱PI雙閉環(huán)控制策略)3種控制策略的性能，驗(yàn)證所提LADRC+RC雙閉環(huán)控制策略的有效性及優(yōu)越性。仿真模型的關(guān)鍵參數(shù)如表1所示。

表1 VSG仿真關(guān)鍵參數(shù)Table 1 Key parameters of VSG simulation

3.1 功率擾動(dòng)下基于VSG的逆變器并網(wǎng)仿真分析

為驗(yàn)證所提LADRC+RC雙閉環(huán)控制策略在功率擾動(dòng)下的控制性能，設(shè)置0.6 s后VSG給定參考功率發(fā)生擾動(dòng)，由10 kW躍變?yōu)?5 kW，仿真結(jié)果如圖9～圖11所示。

圖9 3種控制策略下功率擾動(dòng)時(shí)的電網(wǎng)電流波形Fig.9 Current waveform during power disturbance under three control strategies

為更加直觀地對(duì)比PI、LADRC、LADRC+RC這3種雙閉環(huán)控制策略在功率擾動(dòng)下的控制性能，對(duì)圖10、圖11中仿真結(jié)果進(jìn)行量化，結(jié)果如表2、表3所示。

圖10 3種控制策略下功率擾動(dòng)時(shí)的頻率比較Fig.10 Comparison of frequency during power disturbance under three control strategies

圖11 3種控制策略下功率擾動(dòng)時(shí)的有功功率比較Fig.11 Comparison of active power during power disturbance under three control strategies

表2 功率擾動(dòng)下頻率波動(dòng)及響應(yīng)時(shí)間指標(biāo)Table 2 Frequency fluctuation and response time index under power disturbance

表3 功率擾動(dòng)下有功功率波動(dòng)及響應(yīng)時(shí)間指標(biāo)Table 3 Active power fluctuation and response time index under power disturbance

由圖10、圖11和表2、表3可知，基于VSG的逆變器并網(wǎng)啟動(dòng)時(shí)會(huì)有一定的沖擊，經(jīng)短暫波動(dòng)后，采用LADRC+RC、LADRC雙閉環(huán)控制策略分別在0.30、0.32 s時(shí)達(dá)到穩(wěn)態(tài)，而PI雙閉環(huán)控制策略在0.38 s時(shí)才達(dá)到穩(wěn)態(tài)；與PI雙閉環(huán)控制策略相比，LADRC+RC、LADRC雙閉環(huán)控制策略的頻率、有功功率波動(dòng)誤差指標(biāo)σ都較小，抗干擾能力強(qiáng)。

如圖9所示，LADRC+RC、LADRC雙閉環(huán)控制策略的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間明顯少于PI雙閉環(huán)控制策略，電網(wǎng)電流在0.6 s功率增加后能快速進(jìn)入新的穩(wěn)態(tài)。由圖10、圖11、表2、表3可知，在0.6 s功率增加后LADRC+RC、LADRC雙閉環(huán)控制策略的抗干擾能力強(qiáng)，能很好地抑制頻率、有功功率波動(dòng)，明顯優(yōu)于PI雙閉環(huán)控制策略；且LADRC+RC雙閉環(huán)控制策略的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度最快，僅在0.72 s就可達(dá)到穩(wěn)態(tài)，比PI雙閉環(huán)控制策略快0.11 s。在恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行后，PI雙閉環(huán)控制下的頻率、有功功率在基準(zhǔn)值上有微小波動(dòng)，LADRC雙閉環(huán)控制策略能抑制此微小波動(dòng)，但略微偏離基準(zhǔn)值，而LADRC+RC雙閉環(huán)控制策略的跟蹤精度高，能在抑制波動(dòng)的同時(shí)使頻率、有功功率緊跟基準(zhǔn)值。

3.2 三相短路故障下基于VSG的逆變器并網(wǎng)仿真分析

為驗(yàn)證所提LADRC+RC雙閉環(huán)控制策略在三相短路故障下的控制性能，設(shè)置0.8 s時(shí)基于VSG的逆變器并網(wǎng)線路發(fā)生三相短路故障，三相電壓跌落至0.8 p.u.，1.2 s時(shí)故障切除，得到仿真結(jié)果如圖12～圖15所示。

圖12 三相短路故障時(shí)電網(wǎng)電壓輸出波形Fig.12 Grid voltage output waveform when three-phase short-circuit fault occurs

為更加直觀地對(duì)比PI、LADRC、LADRC+RC三種雙閉環(huán)控制策略在電網(wǎng)三相短路故障時(shí)的控制性能，對(duì)圖14、圖15中仿真結(jié)果進(jìn)行量化，分別如表4、表5所示。其中，Δf′、ΔP′分別為三相短路故障下頻率、有功功率的波動(dòng)范圍，σ′為波動(dòng)的誤差量，t′為三相短路故障下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間，Δf′1、ΔP′e1分別為基于VSG的逆變器剛并網(wǎng)時(shí)頻率、有功功率的波動(dòng)范圍，σ′f1、σ′e1分別為對(duì)應(yīng)的波動(dòng)誤差量，t′f1、t′e1分別為對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間，Δf′2、ΔP′e2分別為三相短路故障發(fā)生時(shí)頻率、有功功率的波動(dòng)范圍，σ′f2、σ′e2分別為對(duì)應(yīng)的波動(dòng)誤差量，t′f2、t′e2分別為對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間。Δf′3、ΔP′e3分別為三相短路故障切除時(shí)頻率、有功功率的波動(dòng)范圍，σ′f3、σ′e3分別為對(duì)應(yīng)的波動(dòng)誤差量，t′f3、t′e3分別為對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間。

圖14 3種控制策略下三相短路故障時(shí)的頻率比較Fig.14 Comparison of frequency when three-phase short-circuit fault occurs under three control strategies

圖15 3種控制策略下三相短路故障時(shí)的有功功率比較Fig.15 Comparison of active power during three-phase short-circuit fault under three control strategies

表4 三相短路故障時(shí)頻率波動(dòng)及響應(yīng)時(shí)間指標(biāo)Table 4 Frequency fluctuation and response time index when three-phase balance fault occurs

表5 三相短路故障時(shí)有功功率波動(dòng)及響應(yīng)時(shí)間指標(biāo)Table 5 Active power fluctuation and response time index when three-phase balance fault occurs

如圖13所示，在0.8 s發(fā)生故障時(shí)LADRC+RC、LADRC雙閉環(huán)控制下的沖擊電流都要遠(yuǎn)小于PI雙閉環(huán)控制，且在故障發(fā)生時(shí)和故障切除后動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間明顯少于PI雙閉環(huán)控制策略，電網(wǎng)電流均能快速進(jìn)入新的穩(wěn)態(tài)。由圖14、圖15和表4、表5可知，在0.8 s故障發(fā)生時(shí)LADRC+RC、LADRC雙閉環(huán)控制策略的頻率、有功功率波動(dòng)誤差小，抗干擾能力強(qiáng)，明顯優(yōu)于PI雙閉環(huán)控制策略；且LADRC+RC雙閉環(huán)控制策略的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度最快，僅在0.88 s就達(dá)到故障持續(xù)時(shí)間內(nèi)的穩(wěn)態(tài)，比PI雙閉環(huán)控制策略快0.08 s。同理1.2 s故障切除后LADRC+RC雙閉環(huán)控制策略的抗干擾能力最強(qiáng)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度最快。在切除故障恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行后，LADRC+RC雙閉環(huán)控制策略能在抑制波動(dòng)的同時(shí)緊跟基準(zhǔn)值，具有較好的跟蹤精度。

圖13 3種控制策略下三相短路故障時(shí)的電網(wǎng)電流波形Fig.13 Grid current waveform during three-phase short-circuit fault under three control strategies

4 結(jié)論

基于VSG的逆變器并網(wǎng)采用電壓電流雙閉環(huán)PI控制策略，使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間長，抗干擾能力差的問題。結(jié)合線性自抗擾控制動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，抗干擾能力強(qiáng)以及重復(fù)控制跟蹤精度高的優(yōu)勢(shì)，提出線性自抗擾控制與重復(fù)控制相結(jié)合作為電壓外環(huán)控制，電流內(nèi)環(huán)仍采用PI控制的新型雙閉環(huán)控制策略。功率擾動(dòng)與三相短路故障下的仿真結(jié)果表明：對(duì)比電壓電流雙閉環(huán)PI控制策略，該策略動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度加快、抗干擾能力強(qiáng)、跟蹤精度高，從而使基于VSG的逆變器并網(wǎng)后能夠安全可靠地運(yùn)行。