用于住宅电网中单相V2G逆变器的前馈双模重复控制

《IEEE Transactions on Transportation Electrification》：Feedforward Dual-Mode Repetitive Control for Single-Phase V2G Inverters in Residential Grids

单相V2G逆变器面临电网谐波与频率波动问题，本文提出前馈双模重复控制（FDMRC）方案，通过自适应调整重复控制增益优化谐波抑制与动态响应，实验验证其频率鲁棒性和快速动态特性优势。

　　

摘要：

车对网（V2G）技术通过使电动汽车（EV）能够将储存的可再生能源注入电网，从而提高了可再生能源的利用率。然而，在单相住宅电网中，电网背景谐波和电网频率变化会直接影响V2G逆变器系统的并网电流质量。为了解决这个问题，本文提出了一种新颖的前馈双模重复控制（FDMRC）方案，该方案根据并网电流的谐波分布自适应地调整重复控制（RC）增益。通过在双模RC（DMRC）中引入前馈通道，FDMRC在感兴趣的频率范围内增大了开环增益，同时提升了系统的动态性能。此外，自适应RC增益还改善了FDMRC系统在不同电网背景谐波下的谐波抑制性能。最后，本文对FDMRC系统进行了稳定性分析和详细参数优化设计。通过建立单相V2G逆变器的实验平台验证了所提出FDMRC方案的有效性，实验结果表明，在不同电网背景谐波和电网频率变化的情况下，该方案具有优异的谐波抑制性能、强的频率鲁棒性和快速的动态响应。

引言

近年来，电动汽车（EV）的普及引发了大量关于车对网（V2G）技术的研究[1]、[2]、[3]。V2G技术实现了电动汽车与电网之间的双向能量流动，被认为是确保电网稳定性和促进可再生能源利用的有前景的解决方案[4]。作为V2G技术的关键组成部分之一[3]，单相V2G逆变器被视为电动汽车与单相住宅电网之间的关键接口。然而，由于非线性负载和功率不平衡导致的电网背景谐波及电网频率变化，使得并网电流的质量下降。根据IEEE Std. 519-2022标准[5]，并网电流的总谐波失真（THD）应低于5%。因此，合适的电流控制方案对于单相V2G逆变器系统的高效稳定运行至关重要。