三相并网逆变器的LCL滤波器设计

LCL滤波器正广泛应用于并网逆变器,但无阻尼时易使系统谐振,给系统的稳定性控制带来困难。在建立三相并网逆变器数学模型的基础上,采用基于d,q同步旋转坐标系的电压定向控制策略,使用被动阻尼抑制谐振。给出了被动阻尼LCL滤波器的设计方法,详细分析并比较其与单L滤波器的滤波效果,并分析了被动阻尼的选取对系统稳定性的影响,最后通过实验验证了设计。     

基于LCL参数优化的新能源微电网并网逆变器控制方法

由于谐振尖峰的存在,谐波抑制效果差,从而影响并网逆变器输出的电能质量。针对此问题,提出基于LCL参数优化的新能源微电网并网逆变器控制方法。首先建立新能源微电网并网逆变器数学模型;设置LCL滤波器总电感、滤波电容和谐振频率3个参数,以此优化LCL滤波器滤波性能;最后结合有源阻尼法和无源阻尼法,提出基于LCL滤波器的并网逆变器协同控制策略。结果表明:所提方法应用下,THD仅为0.51%,要远远小于单一有源阻尼法和单一无源阻尼法的控制效果,说明本方法能有效消除LCL滤波器的高频谐振尖峰,降低并网电流总谐波畸变率,提高电能质量。     

分布式电源单相并网逆变器控制方法研究

分布式发电系统通常采用逆变器并网,基于LCL滤波器的并网逆变器能够有效抑制高频谐波电流进入电网,因此得到广泛应用。对单相逆变器并网模式建立数学模型,基于频域分析理论,提出一种双环控制策略,内环电容电流控制增加系统阻尼,有效抑制谐振发生;外环并网电流控制实现对并网电流的精确控制,以及高功率因数并网。该控制策略有效抑制了谐振尖峰,增强了系统稳定性,实现了逆变器并网电流的优化控制和运行。该控制系统具有良好的动态特性,鲁棒性强,保证逆变器并网电流与电网电压同频率输出,且设计方案简单易行,具有实际应用价值。     

基于有源阻尼的多逆变器并网谐振抑制

由于电网阻抗的耦合作用,基于LCL滤波器并网的光伏逆变器之间会产生并联谐振。针对多逆变器并网的谐振问题,提出了一种基于多逆变器并网闭环控制模型的有源阻尼控制策略。基于多逆变器并网拓扑,依据戴维南等效定理建立了多逆变器并网的闭环数学模型,分析了多逆变器之间的谐振机理;采用电容电流反馈构成有源阻尼以抑制并网谐振,给出了基于滤波电容电流反馈的多逆变器并网闭环控制框图;依据谐振阻尼表达式研究了有源阻尼系数对并网系统的稳态及动态特性的影响。在三台10 k W并网逆变器上进行了无阻尼环并网控制算法与加入有源阻尼环控制算法的对比实验,实验结果表明了所提出的有源阻尼控制方法的有效性和可行性。     

单相LCL型并网逆变器无阻尼控制策略北大核心

数字控制系统会给系统带来延迟,在考虑控制延迟的情况下,为解决单相LCL滤波器的谐振问题,提出了一种单相LCL型并网逆变器的无阻尼控制策略,其中并网电流采用网侧电流反馈控制,既可实现系统单位功率因数运行,又无须额外加入传感器,减少成本。在深入分析该控制策略的可行性基础上,给出了无阻尼控制器参数的计算步骤,并通过实验验证了无阻尼控制策略的正确性和有效性。     

单相LCL型并网逆变器无阻尼控制策略

数字控制系统会给系统带来延迟,在考虑控制延迟的情况下,为解决单相LCL滤波器的谐振问题,提出了一种单相LCL型并网逆变器的无阻尼控制策略,其中并网电流采用网侧电流反馈控制,既可实现系统单位功率因数运行,又无须额外加入传感器,减少成本。在深入分析该控制策略的可行性基础上,给出了无阻尼控制器参数的计算步骤,并通过实验验证了无阻尼控制策略的正确性和有效性。     

LCL滤波的三相整流器主动阻尼控制方法

LCL作为三相电压型有源整流器的输入滤波器存在稳定性问题,通常安置阻尼电阻以避免系统发生谐振.为使LCL滤波的有源整流器在无阻尼电阻的情况下稳定运行,以电压空间矢量控制为平台,提出引入交流滤波电容电流环的主动阻尼控制策略,改变了系统原本不稳定的极点.考虑采样保持、运算及PWM更新引入的延时,建立了包括电流控制环和LCL滤波器在内的存在一个采样周期延时的简化离散模型,并在z平面分析系统的稳定性,优化滤波电容电流环的放大系数.LCL滤波的电压型有源整流装置实验结果表明,整流器未发生电流谐振现象,证明了所提出的主动阻尼控制策略及稳定性分析方法的正确性.     

多逆变器并网系统谐振特性模态分析与有源阻尼稳定域计算

连接于同一公共连接点的多个并网逆变器与电网之间的交互影响对系统的稳定运行和电能质量是一个潜在的威胁。对于LCL型并网逆变器,LCL滤波器相互关联使多个逆变器构成一个高阶网络,激发频率更为复杂的谐振。基于逆变器侧电流直接控制建立微电网导纳矩阵,采用模态方法分析系统谐振频率。对于适用于逆变器侧电流直接控制的有源阻尼方法,通过离散系统稳定域分析,确定采样频率和有源阻尼系数的稳定区域。实验结果证实,模态分析和阻尼系数稳定域计算在多逆变器并网系统是有效的。     

静止坐标系下LCL型并网逆变器控制策略的研究

通过分析三相LCL型并网逆变器在两相静止坐标系下的数学模型,提出了一种静止坐标系下利用准比例谐振(proportional resonant,PR)控制器实现入网电流无静差跟踪的控制策略。为了有效抑制LCL滤波器由于阻尼不足而产生的谐振,引入电容电流反馈来实现有源阻尼。采用频域分析法,根据稳定性、稳定裕度以及稳态误差要求,分别设计电容电流反馈系数及准PR控制器的比例系数和谐振增益系数。仿真与实验结果验证了所采用参数设计方法的正确性和所提出控制策略的可行性。     

三相并网逆变器LCL滤波器的研究及新型有源阻尼控制

相比较传统的L型滤波器,LCL滤波器以其较低的成本和更好的高次滤波衰减能力适合应用于大功率场合下的三相并网逆变器。文章详细分析了根据逆变器电压电流传感器安装位置不同导致网侧等效阻抗的变化以及对并网逆变器采用不同电流控制方式时的系统稳定性。针对LCL滤波器本身存在的谐振问题以及传统的增加滤波器无源阻尼电阻会带来系统额外的功率损耗,降低变流器效率等缺点,文章通过建立基于LCL滤波器滤波电容串联和并联阻尼电阻的系统控制模型,构建系统传递函数并利用系统传函等效原则,选择滤波电容电压前馈分别实现基于有源虚拟阻尼电阻串联和并联的LCL滤波器系统控制方案,给出前馈系数计算方法。最后通过仿真和实验验证了采用基于有源虚拟阻尼电阻并联LCL滤波的三相并网逆变器控制策略,仿真和实验结果表明在不增加系统额外功率损耗的同时,逆变器并网电流工作稳定且谐波含量低。     

基于电网阻抗的并网逆变器准比例谐振控制

随着新能源大规模接入电网,新能源并网逆变器在与电网交互引发的次/超同步振荡问题引起了广泛关注。此类振荡问题与并网逆变器的输出阻抗和电网阻抗特性密切相关。采用谐波线性化方法建立了三相LCL型并网逆变器的小信号输出阻抗模型,分析了不同电流控制策略对其输出阻抗的影响,通过阻抗比奈奎斯特判据分析了电网阻抗变化对系统稳定的影响。采用无源阻尼与有源阻尼相结合的方法抑制LCL滤波器的固有谐振尖峰,再根据公共耦合点电网阻抗的变化调节准比例谐振（quasi proportional resonance,QPR）控制器参数以及电容电流反馈系数,使系统阻尼基本保持不变,增强系统鲁棒性,确保系统稳定运行。时域仿真与数值分析结果证明了所提控制策略的有效性。     

考虑电网等效电感影响的LCL型逆变器谐振抑制方法

LCL滤波器在大容量、低开关频率的并网逆变器系统中已广泛应用,但LCL容易发生谐振,特别是在多逆变器并联的新能源电力系统中。本文推导了LCL谐振的公式,根据并网电流谐振时滤波器网侧电感与电网等效电感为串联的特性,结合LCL的结构,提出采用网侧电感电压一阶微分和入网电流的双闭环控制策略,在不增加传感器数量条件下,网侧电感电压一阶微分反馈内环增加了系统阻尼,有效抑制了LCL的谐振;电流外环实现了对入网电流的直接控制,可保证较高的功率因数,提高逆变器的利用效率。与电容电流反馈控制的仿真对比结果表明,该控制策略在逆变器并网的环境中有更好的抑制电流谐振的效果,实现对并网电流质量的改善。     

LCL型并网逆变器临界无源阻尼参数设计

LCL滤波器因其良好的滤波性能被广泛应用于并网逆变器系统中。然而,LCL滤波器的固有谐振特性以及数字控制延时会严重危及系统稳定性。为提高系统鲁棒性,工程上通常采用无源阻尼方法以抑制滤波器谐振。由于滤波器谐振问题受多种因素影响,阻尼电阻的选取标准通常是模糊的。为准确、高效地设计阻尼电阻,文章结合阻尼电阻与滤波电容串联和与滤波电容并联两种典型无源阻尼方法,推导分析了“临界阻尼”指标。当系统阻尼大于临界阻尼时,LCL滤波器幅频特性曲线上的谐振峰被完全抑制,同时以最少的无源阻尼损耗为代价,充分保证了基于LCL滤波器的并网逆变器系统稳定性。此外,文章在PLECS软件中进行三相并网逆变器系统仿真,仿真结果验证了理论分析的有效性和正确性。     

LCL滤波并网逆变器的控制策略

把LCL滤波器作为电压源型并网逆变器与电网的接口已受到广泛关注。与单电感L滤波器相比,利用电感值较小的LCL滤波器对入网电流的高次谐波具有显著的衰减效果,特别是在低开关频率的大功率并网逆变系统应用中更具明显优势,但是仅采用直接入网电流控制时,LCL滤波器接口的并网逆变器系统存在稳定性问题。该文采用电网侧电感电流和逆变侧电感电流双闭环控制策略对并网电流进行直接控制,电网侧电感电流作为外环更容易抑制并网电流的谐波因素,且可以直接控制入网电流的单位功率因数,采用逆变器侧电感电流作为内环可以增加系统阻尼,从而可抑制系统振荡,增加系统稳定性。对该方案进行系统建模,并深入分析了滤波器参数、控制器参数及系统稳定性之间的精确量化关系。仿真和实验结果表明,该控制策略既可有效抑制入网电流谐振和实现进网电流的高功率因数运行,同时又具有良好的稳态和动态性能。     

三相光伏并网逆变器电网高阻抗谐振抑制方法

针对电网电压高阻抗LCL滤波器谐振问题,提出一种虚拟电阻+电容有源阻尼方法。该方法将虚拟电阻和电容串联之后与三相光伏并网逆变器的滤波电容并联。通过滤波电容电压得到虚拟电阻和电容支路的电流,将虚拟电阻和电容支路的电流作为LCL滤波器谐振抑制有源阻尼电流给定。通过逆变侧电流闭环控制,实现对三相光伏并网逆变器电网高阻抗LCL滤波器谐振抑制。建立15 k W的T型三电平三相光伏逆变器平台,对所提有源阻尼方法进行稳态实验,实验结果验证所提方法的可行性和正确性。     

LCL型多逆变器并网系统谐振研究综述

多逆变器并网系统谐振将威胁电网的稳定运行。由于具备较好滤波效果,LCL型滤波器常被作为并网逆变器的输出滤波器。鉴于近年来又有很多LCL型多逆变器并网系统谐振机理分析和抑制方法被提出,有必要进一步梳理和总结。首先,介绍了多逆变器并网发电系统电路拓扑及等效电路。然后,梳理了频域分析法、模态分析法和多输入多输出模型分析法的基本概念及其在系统谐振机理分析中取得的新成果。接着,重点介绍了有源阻尼法、阻抗重塑法和采用有源阻尼器在系统谐振抑制方面的优点和局限性,揭示了虚拟电阻和陷波器的应用是上述方法的关键技术。同时,还分析了分层控制、控制器参数优化以及系统配置优化在系统谐振抑制方面的应用。最后,从新型电力系统建设趋势的角度,认为多逆变器并网系统正朝着大规模、多参数和不同控制方法并用的复杂系统方向发展,需要多种分析方法相结合才能准确分析其谐振机理。对于多逆变器并网谐振的抑制方法而言,传统有源阻尼法、阻抗重塑法和有源阻尼器将得到进一步深入研究,谐振在线监测技术或将成为该研究新的突破口。     

并网型中压变流器高频谐振抑制策略

电感—电容—电感(LCL)逆变器接入弱电网时存在高频谐振风险,一般采用滤波电容电流作为状态变量的虚拟阻尼技术实现高频谐振抑制。针对风电用中压变流器滤波电容电流采集受限的特点,提出一种采用网侧变流器电流作为状态变量的虚拟阻尼方法,同时采用带通滤波加相位补偿方式对虚拟阻尼进行优化,满足闭环系统低频段增益要求,同时补偿数字系统控制延迟的影响。最后,以实际中常见的弱电网起机加载和满功率运行时突遇弱电网两种典型工况对高频谐振策略进行仿真与试验验证。