This paper presents the design and experimental validation of disturbance observer (DO)-based control for grid-tied photovoltaic (PV) inverters fed by a dc–dc boost converter considering unbalanced grid voltages. The control scheme uses multiples controllers that are developed based on employing DO technique along with a feedback-linearizing (FBL) control. The main controller is designed to regulate the active and reactive powers injected into the grid via controlling the grid-tied inverter. Under unbalanced grid voltages, the active and reactive power is composed of a dc component as well as an ac component that oscillates at twice the grid frequency. Therefore, the unknown perturbation, representing the mismatch between the nominal and actual system, can be treated as a sum of a constant offset and a sinusoidal disturbance. To ensure accurate control of the active/reactive power, a DO is designed to estimate the unknown perturbation, which is then canceled by a FBL control. By considering the control input limitation in the observer synthesis, an antiwindup compensator arises naturally in the control law, which attenuates the effect of the windup phenomenon during control saturation. Moreover, a simplified representation of the DO is proposed to facilitate real-time implementation. The proposed approach for the power control can be used in both balanced and unbalanced systems since it can reject constant and sinusoidal disturbances. Experimental tests were performed to investigate the ability of the proposed control scheme to achieve good transient and steady-state performances.

中文翻译：

---

电网电压不平衡下双级并网光伏系统基于扰动观测器的控制

本文介绍了基于干扰观测器 (DO) 的控制的设计和实验验证，用于考虑不平衡电网电压的 dc-dc 升压转换器馈电的并网光伏 (PV) 逆变器。控制方案使用多个控制器，这些控制器基于采用 DO 技术以及反馈线性化 (FBL) 控制而开发。主控制器旨在通过控制并网逆变器来调节注入电网的有功和无功功率。在不平衡电网电压下，有功和无功功率由直流分量和以两倍电网频率振荡的交流分量组成。因此，代表标称系统和实际系统之间不匹配的未知扰动可以被​​视为恒定偏移和正弦扰动的总和。为确保准确控制有功/无功功率，设计了 DO 来估计未知扰动，然后由 FBL 控制取消。通过考虑观测器合成中的控制输入限制，控制律中自然会出现一个抗饱和补偿器，它在控制饱和期间减弱了饱和现象的影响。此外，还提出了 DO 的简化表示，以促进实时实施。所提出的功率控制方法可用于平衡和不平衡系统，因为它可以拒绝恒定和正弦干扰。进行了实验测试以研究所提出的控制方案实现良好瞬态和稳态性能的能力。然后由 FBL 控制取消。通过考虑观测器合成中的控制输入限制，控制律中自然会出现一个抗饱和补偿器，它在控制饱和期间减弱了饱和现象的影响。此外，还提出了 DO 的简化表示，以促进实时实施。所提出的功率控制方法可用于平衡和不平衡系统，因为它可以拒绝恒定和正弦干扰。进行了实验测试以研究所提出的控制方案实现良好瞬态和稳态性能的能力。然后由 FBL 控制取消。通过考虑观测器合成中的控制输入限制，控制律中自然会出现一个抗饱和补偿器，它在控制饱和期间减弱了饱和现象的影响。此外，还提出了 DO 的简化表示，以促进实时实施。所提出的功率控制方法可用于平衡和不平衡系统，因为它可以拒绝恒定和正弦干扰。进行了实验测试以研究所提出的控制方案实现良好瞬态和稳态性能的能力。这减弱了控制饱和期间饱和现象的影响。此外，还提出了 DO 的简化表示，以促进实时实施。所提出的功率控制方法可用于平衡和不平衡系统，因为它可以拒绝恒定和正弦干扰。进行了实验测试以研究所提出的控制方案实现良好瞬态和稳态性能的能力。这减弱了控制饱和期间饱和现象的影响。此外，还提出了 DO 的简化表示，以促进实时实施。所提出的功率控制方法可用于平衡和不平衡系统，因为它可以拒绝恒定和正弦干扰。进行了实验测试以研究所提出的控制方案实现良好瞬态和稳态性能的能力。