一种双向储能变流器并网控制策略研究

复合控制器结合了PI控制器动态响应快和重复控制器稳态精度高的优点。在系统稳态时，系统跟踪误差小，主要由重复控制器根据历史误差累加调节系统输出；当负载出现突变，重复控制器由于周期性延时不产生作用，但PI控制器立即作用使跟踪误差迅速减小，一个周期后重复控制器产生调节作用。随着跟踪误差减小，PI控制作用逐渐减弱，直至系统重新达到稳态。因此，复合控制器在具有较好动态响应特性的同时，提高了系统的谐波抑制能力。由图3可得PCS并网输出电流与参考电流的闭环传递函数表达式为：

式(3)，(4)中闭环函数特征方程包含因子[1+GPI(z)Gc(z)]，即系统单独采用PI控制器的特征方程，因此复合控制系统稳定的前提条件之一是单独的PI控制系统必须是稳定的，故复合控制中的PI参数可沿用单独PI控制器下的参数。由上式离散域传递函数可计算出闭环传递函数在低频段保持了较好的零增益和零相移特性，表明复合控制器保持了PI控制的快速动态响应；而复合控制扰动传函增益明显变小并趋于零，表明系统对低次谐波的抑制能力得到增强。

4 实验结果
基于上述理论，研制了一台100 kW镍盐电池双向储能变流器样机，控制系统采用DSP+CPLD双核架构，主控DSP芯片采用TM320F28335。系统主要技术参数如下：额定容量100 kW；电池电压范围250～420 V；允许电网电压范围(380±15％)V；允许电网频率范围(50±1％)Hz；并网变流器侧电感0．2 mH，滤波电容60μF。
并网变流器轻载时电流谐波问题更为突出。图4示出放电功率为30 kW时PCS的并网电流is及电网电压us实测波形。

图4a为单纯PI控制下的测试结果，图4b为采用复合控制下的测试波形，图4c，d分别示出两种控制方法下的谐波分析结果。由实验结果可知两种控制方法下系统都得到良好的稳态控制精度，但PI控制的并网电流波形存在一定失真，THD=3．79％，而复合控制方法明显改善了电流
波形质量，并网电流THD降为1．56％，谐波分量得到了很好的抑制。

图5示出采用复合控制方法的充电电流ic、电压uc波形，可见PCS系统充、放电双向运行稳定，并可快速跟踪给定功率指令变化，电流波形畸变小，满足系统控制要求。

5 结论
分析了双向储能变流器的主电路和数学模型，针对由于电网扰动及调制等原因引起并网电流的谐波问题，设计了采用比例积分和重复控制并联的复合控制器，在理论分析基础上，研制了一台100 kW双向储能变流器样机，并对比分析了传统比例积分控制与复合控制下样机并网电流实测波形，实验结果验证了所提控制方法能有效抑制双向储能变流器并网电流谐波，能满足双向控制要求，具有较高实用价值。