0 弁言
光伏发电和风力发电是新能源发电领域的两种紧张发电办法，充分地利用这些电能，将其运送给电网须要的关键技能便是并网逆变器[1]。逆变器在并网时，需掌握其输出电流与电网电压同相位，以免给电网带入谐波，污染电网[2]。电流滞环掌握由于其无条件的稳定性、相应的快速性、不须要系统的任何参数信息、很好的掌握精度及实现大略等优点，非常适用于并网逆变器掌握。但是，滞环掌握最大的问题是其开关频率高且不稳定，使得逆变器输出频谱特性不理想，输出滤波器设计较难及体积重量偏大，噪声较大等[3]。为此，国内外学者提出了多种改进方法来办理这一问题[1，4-9]。参考文献[6]通过锁相跟踪给定时钟的频率，对开关频率进行反馈闭环掌握，达到固定开关频率的目的，该方法由于一样平常涉及繁芜的锁相环节，实际工程中运用难度较大。参考文献[7]提出一种滞环宽度预测方法，根据对前一电流偏差周期作几何剖析而确定下一周期的滞环宽度，保持开关频率稳定。它可实现数字化掌握，但输出电流的低次谐波含量较高，且存在稳态偏差。本文在滞环电流掌握根本上提出一种基于模糊掌握的滞环电流掌握方法。该掌握方法保持了模糊掌握不依赖被控工具的精确模型，抗滋扰能力强，相应速率快，并对系统参数的变革有较强的鲁棒性，能够实现对电流的快速跟踪和对开关频率的限定，避免了过高的开关频率对开关器件的危害及有效地减小开关损耗。
1 滞环电流型并网逆变器事理
图1为单相滞环电流型并网逆变器事理图，直流源可以是太阳能、风能等可再生能源发电设备或者是蓄电池，逆变器负载为公共互换电网（220 V/50 Hz）。滞环掌握运用于掌握逆变器并网电流，易于实现对电网电压频率和相位的实时跟踪，相应迅速且稳定性好。在图1中，由相位检测环节得到的同步旗子暗记与并网电流的给定幅值一起送往正弦波发生器，天生与电网电压同频同相的参考电流旗子暗记ig，再经滞环比较器对并网电流反馈旗子暗记ig与ig的偏差
进行调制得到开关管掌握旗子暗记，从而可以掌握并网电流。滞环比较器的事情事理为：电流参考旗子暗记ig与实际电流旗子暗记ig进行比较，作为滞环掌握器的输入，当ig<ig-h时（2h为滞环宽度），滞环比较器输出高电平旗子暗记，S1、S4导通，系统输入侧电流增加；当ig>ig-h时，滞环比较器输出低电平旗子暗记，S2、S3导通，系统输入侧电流减小，这样不断进行逐次比较调节，担保始终跟踪给定电流，且处于滞环带内[10]。
由图1的构造图及参考文献[2]可得式（1）：
个中，HB为滞环宽度；
为开关频率；Udc为直流侧电压；Vg为电网电压；i为指令电流；L为电感系数。 当滞环宽度固定时，功率开关器件的开关频率fc是变量，与Udc、Vg、
、L干系。对付并网逆变器，Udc和电感L一样平常是固定不变的。当HB为固定值时，开关频率fc只与Vg、
值干系，而Vg是电网的电压，是一个时变的正弦波，
也是一个时变的变量，以是在一个开关周期内，开关管的开关频率伴随着Vg、
的变革而变革。由于开关的频率不固定，导致滞环并网逆变器在开关器件选择、滤波参数设计及热稳定性设计等方面都存在许多问题。因此，在大功率电力变革中其运用有限，并且从式（1）可以看出，要打算滞环的宽度是相称繁芜的，对付并网逆变器来说直接打算基本上是不可能的。
2 模糊掌握算法及实现
并网掌握中的滞环是非线性环节，而模糊掌握器有空想的动态性能，对系统的过程参数变革不敏感，有很强的鲁棒性，由此设计一种加入模糊算法掌握环宽可变的并网逆变掌握器。
为理解决传统方法开关频率变革大的问题，滞环的环宽被设计成是动态可变的，模糊掌握能够战胜非线性成分引起的一些影响。以是这种并网掌握系统不仅有模糊掌握的优点，如灵巧、自适应等，而且有滞环掌握的优点，如精度高、反应速率快。
从前面的剖析可知，模糊掌握的输入包括两部分：电网电压和参考电流的变革率，输出为直接掌握量滞环宽度HB。图2为模糊掌握的事理框图，这是一个二维输入、一维输出的PD型模糊掌握器。
首先将输入输出模糊化，将参考电流变革率、电网电压分为7个模糊子空间{NL、NM、NS、ZR、PS、PM、PL}，代表{负大、负中、负小、零、正小、正中、正大}。滞环宽度HB的模糊子空间为{H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7}，个中H1<H2<H3<H4<H5<H6<H7，本方案中，Vg的基本论域为[-1，1]，
的基本论域为[-1，1]，HB的基本论域为[0，1]。为确保模糊参数调节器有较高的灵敏度，从属度函数的形状选择为非均匀分布的三角形从属函数，相对付梯形从属函数，其超调量和稳态偏差比较小；并且与均匀分布办法比较，其系统稳态偏差小，相应更灵敏，曲线上升速率快。从属度函数分别如图3所示。模型中的模糊推理合成规则遵照极大极小合成规则，并采取Mamdani型模糊推理算法。
本文有两个模糊输入变量和一个模糊输出变量，每个变量对应有7个模糊措辞子集，以是一共有49条模糊掌握规则。根据式（1）求出的标准环宽的变革规律总结出模糊掌握规则，输入到模糊掌握器中，并经由反复的实验试凑、修正、验证，可得到如表1所示的模糊规则表，掌握器的曲面不雅观察如图4所示。
3 仿真验证
利用MATLAB/SIMULINK搭建了一个单相电流型并网逆变器的仿真模型，仿真参数采取单相交流电压Vg=220 V/50 Hz，直流电压Udc=350 V，电感值L=10 mH；输出电流峰值为6 A，给定频率fc=10 kHz，仿真韶光为0.4 s。
当滞环宽度HB固定为0.5 A时，输出的电流波形如图5（a）所示；当滞环宽度HB固定为1 A时，输出的电流波形如图5（b）所示；当滞环宽度不固定时，运用模糊掌握算法，可得到输出电流波形如图5（c）所示。可以看出，当滞环宽度固定时，环宽大，则频率小，环宽小，则频率高，且在峰值处频率最低，在过零点处频率最高。而模糊掌握滞环的宽度随着输出电流的相位角变革而变革，在过零点滞环的宽度最宽，频率低落，在电流峰值滞环宽度值变窄，输出频率升高，从而保持电流的频率稳定，符合理论。FFT变换可得到固定环宽的频率分布较宽，而采取模糊掌握的可变环宽的频率分布则紧张集中在10 kHz附近，知足设计哀求。
图6中虚线为根据式（1）求得的标准滞环宽度，实线为模糊掌握求出的滞环环宽，可以看出两者基本上同等，环宽范围在0.2 V~0.9 V之间，以是可以担保输出的电流能够跟踪电网电压相位并且电流频率基本上保持同等。
图7为并网电流FFT剖析结果。由前面剖析可知，滞环环宽越小，输出的电流波形也越靠近于电压波形；波形越好，总谐波畸变率也越小。以是，当滞环环宽固定为HB=0.5 A时，总谐波畸变率THD=1.72%，达到最小，谐波紧张分布在5 kHz~20 kHz，范围很宽，且均匀分布；当滞环环宽固定为HB=1 A时，THD=4.77%，达到最大，谐波紧张分布在2 kHz~15 kHz；当用模糊掌握可变环宽时，THD=3.15%，较小，谐波紧张集中在10 kHz附近，频率大大减小，与理论结果同等。
4 实验验证
研制了一台并网逆变器进行验证。逆变器采取单极性SPWM调制办法，采取TMS320F28035作为主控芯片，其他器件参数与仿真值同等，将算法转换为DSP掌握程序，额定输出电流峰峰值为4 A。
如图8所示，电压每格100 V，电流每格为2 A，电流的相位与电网电压同等，不雅观察开关管的波形可以看到开关频率fc=10 kHz基本保持不变。与固定环宽的波形比较较，电流在过零点变革幅度最宽，在电流峰值变革幅度较窄，与仿真结果同等。电流波形在CCS中进行FFT剖析得到的频谱图也与仿真结果同等，模糊掌握算法的结果谐波紧张集中在10 kHz，THD也较小。
5 结论
本文针对传统固定滞环运用于并网逆变器所产生的频率不固定的问题，提出了一种模糊滞环掌握方法。通过模糊掌握器对滞环的环宽进行动态调度，从而能够有效地稳定开关频率。仿真和实验结果显示，模糊掌握环宽与固定滞环环宽在电流跟踪效果上是同等的，都能实现快速跟踪。两种掌握方法紧张的不同点在于，模糊掌握方法与传统的固定环宽的滞环掌握方法相反，具有瞬时的频率固定。通过模糊掌握输出滞环的环宽，稳定了开关频率，降落了功率管开关损耗，使得并网逆变器性能提高。本方法对付谐波肃清和电子开关保护有主要意义。
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