中國科學院電工研究所的研究人員胡書舉、孟巖峰、李豐林、宋斌、鄧雅，在2017年第24期《電工技術學報》上撰文，針對非理想電網電壓條件，研究一種適應電網電壓不平衡情況的并網逆變器無交流電壓傳感器控制策略。

首先基于二階廣義積分器構建正交濾波器及適合電網電壓不平衡條件的三相并網逆變器電壓觀測器，在兩相靜止坐標系下對電網電壓進行觀測；然后基于正交濾波器輸出量進行正、負序分離，使正、負序分離與電網電壓觀測同步進行；最后結合逆變器在兩相靜止坐標系下的PR控制，并采用負序補償算法，實現逆變器在電網電壓不平衡條件下的無交流電壓傳感器控制。

該策略能夠避免傳統虛擬磁鏈觀測中的積分飽和、初值敏感、靜態誤差等問題，并克服現有基于正交濾波器的逆變器無交流電壓傳感器控制無法適應電網電壓不平衡情況的問題。通過仿真與實驗驗證了所提出策略的有效性。

當可再生能源發電系統通過逆變器等電力電子設備接入電網末端或網架結構較為薄弱的配電網時，電網電壓可能存在的一些非理想條件會對并網系統的穩定運行產生不良影響[1]。針對其中的并網逆變器，近年來國內外一些研究者開始研究不依賴電網電壓信號的無交流電壓傳感器控制，以提高逆變器在非理想電網條件下的適應性[2,3]。

與有電壓傳感器控制類似，在無電壓傳感器控制算法中，重構的電壓/虛擬磁鏈信號可以是顯式的，并進行矢量控制；也可以是隱式的，并進行直接功率控制。現有的電網電壓/虛擬磁鏈重構方法大致可以分為兩類：一是基于復功率估計的電網電壓/虛擬磁鏈重構方法，屬于開環估計方法，準確度不高，并且由于含有電流微分項，因而容易引起干擾；二是基于網側電流偏差調節的電網電壓/虛擬磁鏈重構方法，屬于閉環估計方法，準確度較高。

為了減小干擾、提高觀測準確度，一般需要使用低通濾波器，但低通濾波器本身存在著零點漂移、積分飽和、穩態誤差以及初值敏感等問題[4,5]；另外在電網電壓不平衡時，磁鏈觀測與正、負序分離的級聯算法使得控制結構更加復雜，增加了延遲時間，降低了系統的動態響應速度[6]。

文獻[7]提出了一種基于正交濾波器的逆變器無交流電壓傳感器控制方法，能夠在電網電壓平衡情況下實現逆變器的無交流電壓傳感器控制。文獻[8,9]基于虛擬同步機技術，引入虛擬電流來實現電壓控制信號與電網電壓的同步，可以很好地跟蹤基波分量的幅值、頻率和相位，但并未針對非理想電網電壓條件進行專門研究。

文獻[10]針對不對稱電網電壓條件，基于瞬時功率理論和虛擬磁鏈技術，提出了兩種使傳統直接功率控制適應電網擾動并良好運行的無交流電壓傳感器改進方法，而針對電網電壓不平衡情況，需要進一步的實驗驗證。因此針對電網電壓不平衡條件的逆變器無電壓傳感器控制，則無論是濾波器的構建還是逆變器的控制策略，均需要進一步研究、驗證和完善。

針對以上問題，本文研究能夠適應電網電壓不平衡條件下的逆變器無交流電壓傳感器控制策略，基于二階廣義積分器構建可變頻率的正交濾波器，進一步建立電壓觀測器，提出了一種基于正交濾波器的正、負序分量分離方法，使得電壓觀測與電壓、電流正、負序分離可以同步完成，結合負序補償電流控制實現逆變器無交流電壓傳感器控制，從而簡化了系統的控制結構，并獲得較好的動態性能。最后給出仿真和實驗驗證結果與結論。

圖1可變頻率的正交濾波器結構圖

圖2 實驗系統結構

圖3實驗系統裝置實物圖

結論

本文提出基于二階廣義積分器建立可變頻率的正交濾波器，進一步構建適應電網電壓不平衡條件的電壓觀測器，并基于正交濾波器輸出量進行正、負序分離，使正、負序分離與電網電壓觀測同步進行，結合負序電流補償控制，實現逆變器在電網電壓不平衡條件下的無交流電壓傳感器控制。

通過仿真與實驗驗證了所提控制策略的有效性。所提出的無交流電壓傳感器控制策略能夠適應電網電壓不平衡條件，且能夠降低逆變器硬件成本，可以有效提高并網逆變器的電網適應性。下一步將結合當前逆變器無電壓傳感器控制方面的最新成果，對本文所提方法進一步完善，并與其他方法進行對比研究。