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并网逆变器系统中的重复控制技术及其应用

研究

一、概述

随着可再生能源的快速发展，特别是太阳能和风能的大规模应用，

并网逆变器在电力系统中的作用日益凸显。并网逆变器不仅需要将分

布式电源产生的电能转化为与电网同频同相的交流电，还需保证电能

的质量和稳定性。由于分布式电源通常接入电网的末端，电网中的谐

波、电压波动和不平衡等问题会对并网逆变器的运行产生影响。研究

并网逆变器系统中的控制技术，特别是针对电网扰动和电能质量问题

的控制技术，具有重要的现实意义和应用价值。

重复控制技术作为一种有效的电力电子控制方法，在并网逆变器

系统中得到了广泛的应用。该技术基于内模原理，通过构建一个与扰

动信号频谱相同的内部模型，实现对特定频率谐波的精确跟踪和抑制。

本文将对并网逆变器系统中的重复控制技术进行深入研究，分析其基

本原理、实现方法以及在实际应用中的挑战和解决方案。

本文首先介绍并网逆变器系统的基本结构和功能，然后重点阐述

重复控制技术在并网逆变器中的应用原理和实现方法。在此基础上，

分析重复控制技术在提高并网逆变器电能质量和稳定性方面的优势，

并探讨其在面对电网扰动和复杂运行环境时的挑战和应对策略。通过

实际案例和仿真实验验证重复控制技术在并网逆变器系统中的有效

性，为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。

1.并网逆变器系统的概述

并网逆变器系统是电力系统中关键的一环，特别是在分布式发电

领域，其扮演着将可再生能源（如太阳能、风能等）转化为电能并注

入公共电网的重要角色。并网逆变器系统的核心功能是将直流电能转

换为与电网同步的交流电能，从而实现对电网的高效、安全供电。

并网逆变器系统的工作原理主要包括直流交流（DCAC）转换、电

压和频率控制以及并网控制等步骤。通过电力电子器件（如绝缘栅双

极晶体管IGBT）对输入的直流电进行开关控制，实现DCAC转换。接

着，通过先进的控制算法对输出电压的频率、幅度和相位进行调整，

以确保与电网电压同频同相。通过专门的并网控制策略，确保输出的

交流电顺利并入电网，同时保持系统稳定运行。

并网逆变器系统在电力系统中发挥着重要作用。它不仅是可再生

能源接入电网的关键接口，实现了可再生能源的高效、安全接入，还

通过先进的控制策略对电能质量进行有效控制，降低谐波畸变、电压

波动等问题，提高电网供电质量。并网逆变器系统还具备快速响应特

性，能够在电网故障时迅速切断与电网的连接，保护电力系统稳定运

行。

随着可再生能源的快速发展和电力电子技术的进步，并网逆变器

系统的性能和应用范围将持续得到提升和拓展。重复控制技术作为一

种先进的控制策略，在并网逆变器系统中得到了广泛的应用和研究。

该技术基于内模原理，能够在交流系统中实现极低的稳态跟踪误差和

总谐波失真（THD），对提高并网逆变器系统的稳态跟踪性能和谐波

抑制能力具有重要意义。

在实际应用场合中，重复控制技术还面临着电网频率波动和动态

性能差等问题。对并网逆变器系统中的重复控制技术及其应用进行深

入研究，对于提高分布式发电系统的稳定性和效率具有重要意义。本

文将对并网逆变器系统中的重复控制技术进行详细介绍，并探讨其在

实际应用场合中的关键问题及其解决方案。

2.重复控制技术的背景与意义

随着全球对可再生能源的持续关注和发展，分布式发电系统已成

为当今世界各国的重要研究方向。太阳能、风能、地热能等可再生能

源被大规模地接入到电网中，而并网逆变器作为这些分布式发电系统

与公共电网之间的关键接口设备，其性能直接影响到电能质量和系统

的稳定运行。并网逆变器的输出功率品质尤为重要，如何提高并网逆

变器的控制精度和稳定性成为了研究的热点。

在这一背景下，重复控制技术作为一种有效的控制策略，被广泛

应用于并网逆变器系统中。该技术基于内模原理，能够在交流系统中

实现极低的稳态跟踪误差和总谐波失真(THD)，从而显著提高系统的

控制性能。重复控制器的设计原理是将上一个周期的控制偏差叠加到

当前周期的控制输入中，使得偏差信号在多个周期内被重复使用，进

而提高系统的跟踪精度。重复控制还具有良好的稳定性和鲁棒性，能

够有效抵抗外部干扰，保持系统的稳定运行。

在实际应用中，重复控制技术也面临着一些挑战。由于电网频率

的波动，数字控制中的延时环节可能会导致重复控制的内模偏离理想

状态，从而影响系统的性能。重复控制技术的动态性能相