1、基于扩展观测器的反步滑模单相光伏逆变系统雷淑英，李 丹，李继生，游国栋，王朝敬（天津科技大学 电子信息与自动化学院，天津市 河西区 300222）摘 要：光伏并网逆变器是实现系统连接电网的重要环节，其存在外界环境以及系统本身等多种干扰，并带来一系列的问题。对此本文采用 LCL 型电路实现逆变系统的输出滤波，提出了一种基于扩展观测器的反步滑模光伏并网逆变系统控制策略，推导了存在不确定性干扰情况下逆变器的反馈控制律，建立了扩展观测器，并采用 Lyapunov 函数验证了系统的稳定性。同时，提出了一种改进的自适应权重混沌粒子群算法，以实行最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tra
2、cking，MPPT) ，该算法采用分段 Logistic 映射产生混沌序列来初始化占空比；当算法陷入早熟时，对算法进行双极值扰动，使其快速跳出局部最优。并通过仿真实验，验证了所提控制策略的有效性。 1 引言简要介绍光伏并网逆变系统控制技术以及最大功率点跟踪策略的发展。2 单相光伏逆变系统的控制模型2.1 光伏发电系统数学模型2.2 逆变系统数学模型3 逆变系统的控制策略3.1 反步滑模控制器的建立3.2 扩张状态观测器的设计3.3 闭环系统稳定性分析4 最大功率点跟踪4.1 改进的自适应权重的混沌粒子群算法4.1.1 混沌序列初始化粒子位置4.1.2 进化度4.1.3 聚合度4.1.4 自适
3、应惯性权重4.1.5 早熟收敛判断及极值扰动策略4.2 改进的 ACPSO 的最大功率跟踪5 仿真实验分析5.1 逆变系统5.2 最大功率点跟踪6 结论针对光伏并网逆变系统的外界干扰和系统参数不确定性等多种因素的干扰问题，本文提出了基于扩张状态观测器的反步滑模控制策略。并利用改进的自适应惯性权重的混沌粒子群优化算法设计了局部阴影条件下的光伏发电系统的最大功率点跟踪控制模型，通过仿真实验进行了验证，结果表明：1）在推导 LCL 型逆变系统数学模型的基础上，将反步法和滑模控制相结合，同时利用扩张状态观测器估计复合干扰，然后将其输出补偿到反步滑模控制器中，并通过 Lyapunov 函数验证了系统的稳
4、定性，从而实现系统控制。该控制算法具有很好的稳态和动态性能，为光伏并网逆变器控制系统的设计提供了一种新策略。2）改进的自适应权重混沌粒子群算法，采用效率更高的分段 Logistic 映射产生混沌序列来初始化占空比；利用双极值扰动来跳出局部最优的情况。该算法对全局最大功率点具有更快的跟踪速度，同时，减小了在最大功率点附近产生的振荡。关键词：光伏；逆变系统；反步滑模控制；扩张状态观测器；最大功率点跟踪；作者的简介和联系方式：雷淑英(1963)，女，副教授，光伏发电、风电系统及其智能控制、电机控制技术。E-mail： ；通讯作者：李丹(1991)，女，硕士研究生，主要从事光伏发电、风电系统及其智能控
5、制方面的研究工作。E-mail ：；电话：13512231101李继生(1963)，男，教授，主要从事光伏发电、风电系统及其智能控制、电机控制技术方面的研究工作，E-mail ： ；游国栋(1973)，男，副教授，主要从事光伏发电、风电系统及其智能控制、电机控制技术方面的研究工作。E-mail ：yougdongsi ；王朝敬(1989)，女，硕士研究生，主要从事光伏发电、风电系统及其智能控制方面的研究工作。 E-mail：。邮件地址：天津市河西区大沽南路 1038 号基金项目：国家自然科学基金项目(60771014)；天津市应用基础与前沿技术研究计划 (自然科学基金)重点项目(13JCZDJC29100)；天津市科技特派员项目(15JCTPJC64100) 。
