控制理论与应用

作者：杨博,THIDAR Swe,钟林恩,束洪春,余涛,孙立明

单位：昆明理工大学电力工程学院,昆明理工大学电力工程学院,昆明理工大学电力工程学院,昆明理工大学电力工程学院,华南理工大学大学电力学院,广州水沐青华科技有限公司

关键词：光伏逆变器；最大功率跟踪；鲁棒分数阶滑模控制；扰动观测器

基金：(51667010, 51777078), 云南省应用基础研究计划项目-青年项目(2018FD036)资助.

本文设计了一款基于扰动观测器的鲁棒分数阶滑模控制(perturbation observer based fractional-order sliding-mode control,POFO-SMC)来实现光伏逆变器(photovoltaic inverter)的最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)。首先,将光伏逆变器的非线性、参数不确定性以及未建模动态聚合成一个扰动,并通过扰动观测器对其进行在线估计。随后,采用分数阶滑模控制(fractional-order sliding-mode control,FOSMC)对该扰动估计进行实时完全补偿,从而实现不同工况下全局一致的控制性能。同时,POFO-SMC采用扰动实时估计而非传统滑模控制(sliding-mode control,SMC)中所使用的扰动上限值进行补偿,因此可有效解决传统SMC过于保守的缺点,使得控制成本更为合理。最后,POFO-SMC无需精确的系统模型,仅需测量光伏逆变器的q轴电流和直流侧电压,因此易于硬件实现。本文进行了两个算例的研究,即光照强度变化和电网电压跌落。仿真结果表明,与传统PI控制、反馈线性化控制(feedback linearization control,FLC)、SMC和FOSMC相比,POFO-SMC在各类工况下均具有最好的动态特性及最高的鲁棒性。基于dSpace的硬件在环实验(hardware-in-loop,HIL)验证了其硬件可行性。

来源：2020年第2期

《控制理论与应用》期刊编辑部

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