0本课题的背景和意义

可再生能源并网发电系统近年来发展迅速， 当其接入电网末端或网架结构较为薄弱的配电网时，电网电压稳定性较差，可能存在较为严重的电压波动、闪变、对称或不对称电压跌落故障等问题。为了实现并网功率与电流控制，现有的并网逆变器中一般都采用锁相环得到电网电压信息，但这类锁相环控制容易受到电网电压波动的影响，尤其是容易降低分散式接入风电机组的电能质量。[2]

并网逆变器的控制方法有多种，其中比例积分(ProportionalIntegral，PI)控制、比例复数积分(ProportionalComplex Integral，PCI)控制、重复控制、无差拍控制、滞环控制及模糊控制等逆变器控制策略各有优缺点。例如 PI 控制算法简单，可靠性性高，动态响应快，能消除直流稳态误差，但不能消除交流稳态误差；重复控制基于基波周期校正误差，稳态性能较好，但暂态性能较差。[4]

本课题提出了基于分数阶控制的并网逆变器控制策略，期望较好解决电压波动、闪变、 对称或不对称电压跌落故障等问题。

在讨论本课题之前，先叙述几种国内并网逆变器的控制策略。并通过对它们的介绍引出本课题。

1并网逆变器控制策略国内研究现状

1.1以正交滤波器为基础的无交流电压传感器控制[2]

现有的并网逆变器为了更好的控制并网功率和电流，一般都采用锁相环得到电网电压信息，但这类锁相环控制容易受到电网电压波动的影响。近年来国内外很多学者也以及开始研究一种无交流电压传感器控制，它不依赖电网电压信号，这样可以提高并网逆变器在分散式接入条件下的适应性。

1.1.1基于二阶广义积分器的正交滤波器

基于磁链观测器是目前的无交流电压传感器控制中使用率最高的一种方案，它的具体做法是：为了得到“虚拟磁链”而间接计算出电网电压角度，它需要对电流进行积分（在同步坐标系下）。为了减小干扰、提高观测精度，一般需要使用到低通滤波器，但低通滤波器本身也存在着一些缺点例如零点漂移、积分饱和、稳态误差以及初值敏感等。另外在电网电压不对称时，磁链观测与正负序分离的级联算法增加了延迟时间，降低了系统的动态响应速度。

为了构建静止坐标系下的锁相环并用于单相或三相电压源型逆变器的并网同步控制，常常使用二阶广义积分器，因为二阶广义积分器（Second Order Generalized Integrator，SOGI）可以对某些特定频率的交流量进行积分的运算。其实，存在一种正交滤波器（Quadrature Filter，QF）就是基于二阶广义积分器来构建的。所谓的正交滤波器就是它的输出是一对正交的正弦信号，可以用来重构电网电压，从而实现无交流电压传感器控制，它有很多的优点例如快速、无静差、对初值不敏感，这很好地解决了现有无交流电压传感器控制中存在的问题。这也是它受到很多研究者认可的原因。下面我也给出了基于二阶广义积分器的正交滤波器的结构框图，如图1所示。

正交滤波器传递函数为（附件公式1）

在这首先有必要简要介绍下内膜原理。内膜原理就是把外部作用信号的动力学模型植入控制器来构成高精度反馈控制系统的一种设计原理。根据内模原理，我们可以得出这样的结论，如果想实现对某一频率的正弦交流信号的无静差跟踪控制，就要求控制系统开环传递函数中必须包含正弦信号的频域模型，以使控制系统在该给定频率处具有理论上的无穷大增益，从而通过反馈实现对交流信号的无静差控制。二阶广义积分器包含了正弦信号的二阶谐振环节，可以对正弦交流量进行“积分”运算，因此能对特定频率的交流信号实现无静差控制。