基于分裂电容法的LCL并网逆变器控制策略分析与改进

在目前已有的LCL并网逆变器电流控制方法中,分裂电容法作为一种单电流反馈控制方法,通过降阶实现了较小的稳态误差和电流谐波失真,然而传统的分裂电容法未能解决LCL滤波器固有的谐振问题。经分析发现分裂电容法降阶过程中对消掉的极点为临界稳定极点,使得电流反馈中不包含谐振频率处的分量,闭环系统不完全能控。采用加入无源阻尼的方法并合理配置阻尼电阻的比例关系,既实现了降阶特性也改善了滤波器的谐振特性。在此基础上,为了更好地抑制电网扰动,推导了适用于分裂电容法的电网电压前馈策略。经过仿真与实验,验证了理论分析的正确性和改进方法的有效性。     

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。     

一种LCL滤波器有源阻尼策略与设计方法

针对LCL滤波器的谐振峰特性会导致系统不稳定、中大功率变流器中无源阻尼方法的阻尼损耗会引起严重发热问题,根据LCL滤波器的传递函数和电容支路电流对系统阻尼的影响,提出一种电容支路电流反馈有源阻尼策略和反馈参数设计方法。研究了电容支路电流反馈有源阻尼策略对系统谐振峰增益和开关频率处增益的影响,将该有源阻尼策略和无源阻尼法进行了对比研究,得出电容支路电流反馈有源阻尼控制策略反馈参数的设计方法。对带有LCL滤波器的并网逆变器进行了仿真研究,仿真结果表明这种有源阻尼策略能有效抑制LCL滤波器的谐振峰,降低输出电流在谐振频率处谐波,增加系统的稳定性。     

LCL型并网逆变器的分裂电容无源阻尼控制

采用电容支路串联电阻的无源阻尼方案能够较好解决LCL型并网逆变器存在的电流谐振问题,但其存在阻尼电阻功率损耗较大的缺点。为此,提出了分裂电容无源阻尼方案。该方案将LCL的电容支路均分为2部分,只在其中一半电容上串联阻尼电阻。分析了该方案下LCL滤波器在固有谐振峰值的阻尼效果,并对比了不同阻尼电阻下其与传统方案的功率损耗情况。结果表明,相比传统的完全电容阻尼方案,选择合适的阻尼电阻后,采用所提方案能够获得几乎相同的阻尼效果,且能够降低阻尼电阻功率损耗。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

LCL型并网变流器交直流双侧状态反馈有源阻尼优化控制

LCL型并网变流器广泛应用于新能源发电领域,针对新能源高度渗透系统中LCL型并网变流器交直流两侧阻尼不足及谐振问题,提出交直流双侧有源阻尼优化控制策略。为抑制LCL滤波器谐振,利用状态反馈任意配置极点特性等效无源阻尼;结合最优虚拟电阻r的设计,调整极点至最优阻尼点,从而显著抑制LCL滤波器的谐振,且不牺牲其滤波特性。为提升直流电压的控制特性,在电压外环引入阻尼控制回路,并分析了阻尼作用机理。推导了最优阻尼系数计算方法,且当阻尼为最优阻尼系数时,可实现模型等效降阶,从而显著增强电压控制特性。对比分析了引入双侧阻尼前后交直流两侧的稳定性与控制特性,分析结果表明,引入阻尼后的系统具有更好的稳定性与控制特能。最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证了双侧有源阻尼优化控制策略的有效性。     

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。     

多变流器并联时谐振特性及最优虚拟阻尼方法

LCL型变流器多模块并联并网运行时系统网络阻抗及谐振特性会发生变化,这将无法保证变流器输出电流的控制特性。对输出电流谐振问题进行定量分析及谐振抑制方法研究非常关键。通过建立多变流器并联并网系统的诺顿等效电路模型,对谐振峰分布进行定量分析,进而在简化模型的基础上,得到了谐振频率的数学表达式。基于电容器并联虚拟电阻的阻尼方法,研究虚拟电阻取值对输出电流的影响,提出了虚拟电阻最优值的计算方法。该方法可保证多变流器并联并网系统输出电流对指令值的跟踪特性。仿真和实验结果证明了定量分析结果的准确性及虚拟电阻取值方法的有效性,实现了对输出电流的有效控制。     

一种基于分裂电容的LCL型并网逆变器阻尼策略

针对LCL滤波器存在谐振尖峰导致系统稳定性不佳的问题,基于阻尼谐振峰的思想,考虑分裂电容结构, 推导出虚拟电阻的等效模型,提出了电容电流反馈虚拟电阻方案,进而分析了不同情况下的虚拟电阻抑制效果.其次 外环采用PQ控制对控制逆变器的输出功率进行调节,改善了逆变器的控制性能.仿真分析所提控制策略,结果表明 与电容电流比例反馈方案对比,所提控制策略具有更大的相位裕度,并网电流畸变率也从１．５５％降至０．４８％,提升 了并网功率因数.     

基于离散状态空间模型的LCL滤波并网变换器控制策略

采用LCL滤波的并网变换器对高次谐波具有良好的衰减效果,但是LCL滤波器为无阻尼三阶系统,易发生谐振。通过加入阻尼电阻和有源阻尼可以抑制振荡,但阻尼电阻会增加系统的损耗,而有源阻尼需要增加传感器。基于状态空间法建立LCL滤波器的离散状态空间模型,针对LCL滤波器的特性,采用状态反馈配置系统极点来增加系统的阻尼,从而抑制LCL滤波系统的谐振,实现系统的稳定控制。通过引入“虚拟电阻”的方法对并网电流的闭环极点进行配置,根据此极点求得系统的状态反馈矩阵,在Z平面分析系统的稳定性和动态响应特性。最后,通过搭建的基于LCL滤波器的并网变换器进行验证,实验结果证明所提控制方法的可行性。     

采用LCL滤波器并网的交流电子负载

针对在交流电子负载采用传统L滤波器并网时开关频率附近的高次谐波衰减的不足提出了采用LCL滤波器并网,为减少LCL滤波器对系统稳定性的影响,对LCL滤波器自身存在谐振问题进行分析,深入研究了采用LCL滤波器的并网变换器电流控制策略,在检测网侧电流的电流环中引入滤波电容电流反馈的控制算法代替阻尼电阻的作用,可以改变系统极点分布,有效地抑制谐振,增加系统的稳定性,并研究了系统稳定时控制参数需满足的条件。仿真及实验结果表明,采用LCL滤波器并网时可以有效减少交流电子负载并网输出电流的高次谐波含量,而引入滤波电容电流反馈控制策略是一种简单、可行抑制LCL谐振的方法。     

一种新型的PWM变换器LCL滤波器有源阻尼控制策略

本文提出了一种新型的PWM变换器LCL滤波器有源阻尼控制方法。针对LCL滤波器的谐振问题,传统的方法是在滤波电容上串联电阻来抑制谐振,但这种方法会带来功率损耗。通过有源阻尼控制,可以有效地抑制LCL可能带来的谐振。在有源阻尼方法基础上提出了滤波电容电流反馈的设计方法,同时结合滤波电容电流估算的方法,实现了无附加电流传感器的LCL滤波器的有源阻尼控制。这种方法可以有效地抑制系统谐振,改善变换器输出电流波形,同时不需要增加额外的传感器。实验结果验证了这种方法的有效性和实用性。     

独立电力系统电压源型LCL逆变器虚拟阻尼控制

在独立电力系统中,LCL逆变器作为电压源为电网提供稳定电压,其输出谐振是影响电力系统稳定性的重要因素之一。为了提高系统稳定性,对LCL逆变器输出谐振抑制方法进行了研究,在目前采用的前馈解耦双闭环控制系统的基础上进行改进,引入虚拟阻尼代替实际阻尼,通过有源控制,选取合理的采样点和反馈位置,得到一种基于滤波电容电压前馈的虚拟阻尼控制方法。理论分析和仿真验证表明:该方法避免了额外并联实际电阻所造成的系统损耗,同时有效降低了系统输出阻抗,提高了系统的稳定裕度。     

一种应用于直流微电网并网变换器的双电流反馈控制策略

针对弱电网时谐振频率发生变化导致LCL型并网变换器稳定裕度降低的问题,提出一种应用于直流微电网并网变换器的双电流反馈控制策略.根据变换器交直流两侧功率守恒以及传统下垂控制方程,建立直流母线电压与变换器侧电流的二次函数关系,简化直流母线电压控制方式,减少控制器参数设计;在变换器侧电流反馈控制内环加入并网电流反馈有源阻尼,分析其阻尼等效特性,提高弱电网下的谐振抑制效果.仿真与实验结果表明该控制策略能够实现直流侧母线电压的稳定控制以及交流侧并网电流的谐波优化.     

电流控制型储能变流器控制稳定性分析与谐波谐振抑制技术研究

储能变流器是储能系统平抑新能源电站功率波动和支撑电网调频调压功能的核心载体。对储能变流器关键运行控制技术特别是电流控制模式下的控制策略进行研究,提出了电流内环无静差跟踪控制策略,建立了PI控制器比例、积分关键控制参数最佳阻尼比优化设计方法。基于开环幅相频率特性和开环对数频率特性方法,构建计及储能变流器电流内环的开环频域模型。通过Bode稳定判据,定量分析了不同电流内环比例系数、积分参数以及变流器阻感参数变化对储能变流器控制稳定性的影响,并采用Nyquist稳定判据对比验证,在实时数字仿真试验平台（RT-LAB）开展储能变流器并网测试,不同比例系数和积分系数下的并网系统均保持稳定。基于滤波器的输入电压到输出电流的传递函数,发现储能变流器存在谐波谐振问题,提出基于电容电流反馈的有源阻尼谐振抑制策略,有效消除谐波谐振影响。分析结果表明,所设计的储能变流器及其谐波谐振抑制策略,具备鲁棒性,能够为大型新能源电站建设提供有力支撑。     

LCL型三相光伏并网逆变器新型控制策略研究

LCL滤波型并网逆变器是高阶多变量控制系统,传统并网电流单一控制方法,不能确保系统稳定性良好的同时又较好的改善并网电流质量。为此提出了一种基于LCL型并网逆变器的新型复合电流控制技术。文中详细分析了LCL滤波器的特点,其在谐振频率处存在谐振尖峰,通过在电流环中增加陷波器的方法实现了LCL滤波器的有源阻尼,提高系统稳定性的同时又不需要额外增加传感器;并网电流调节器将重复控制(RC)和准比例谐振控制(QPR)有机结合,提高了系统的动态响应速度,且降低本地非线性负载扰动和电网电压频率波动对并网电流质量造成的影响,实现对基频信号的无静差跟踪控制和单位功率因数并网。通过Matlab/Simulink仿真测试,验证了陷波器有源阻尼及重复准PR复合控制策略的正确性和有效性。     

基于R_d阻尼型LCLLC滤波器的永磁同步发电机绕组谐波抑制

在永磁风力发电系统中,为了减轻机侧变流器产生的脉宽调制(PWM)高频脉冲波对定子绕组的绝缘损害,降低谐波电流造成的发电机损耗,在分析传统PI控制策略的基础上,提出了一种新的策略。将谐振控制器与二自由度(2DOF)PID控制器相结合,设计谐振二自由度PID(R-2DOF PID)控制器,并通过粒子群(PSO)算法优化控制器参数,获得较强的电流跟踪能力、稳定的控制和良好的谐波电流抑制效果。同时,在机侧变流器端设计Rd阻尼型(滤波器电容支路串联电阻)LCLLC滤波器衰减PWM高频脉冲中的高次谐波,与传统PI控制结合Rd阻尼型LCL滤波器的谐波抑制策略相比,提出的控制器不仅能抑制电流谐波,实现电流环的无差拍控制,而且能减小外界扰动带来的影响,增强控制器的动态稳定性。使用MATLAB/Simulink对永磁同步发电机进行仿真试验,仿真结果表明,LCLLC滤波器对于滤除PWM高频脉冲的谐波成分效果较好,R-2DOF PID控制器可对周期信号进行无误差跟踪,达到抑制谐波的目的。     

三相四线三电平APF并联运行有源阻尼方法

由于滤波性能良好,电感-电容-电感(LCL)滤波器被越来越广泛地应用于有源电力滤波器(APF)。对于单台应用的APF来说,一般采用基于并网电流反馈的有源阻尼方法衰减LCL滤波器的谐振尖峰。然而,在多台APF并联运行以提高补偿容量的场合,传统的有源阻尼方法抑制谐振的效果会显著降低,甚至造成系统无法正常运行。本文在推导并联运行APF的LCL滤波器等效模型的基础上,提出一种新型有源阻尼方法。该方法根据系统并联台数对有源阻尼控制器参数进行自适应调整,提高了APF并联运行系统参数的鲁棒性和系统的稳定性。在3台三相四线三电平APF并联运行系统上的仿真和实验结果验证了所提出方法的有效性。     

LCL滤波的双馈式风电网侧变流器在不平衡电网电压条件下的控制策略

为了提高LCL滤波的双馈式风电网侧变流器在电网电压不平衡情况下的工作性能,通过对变流器在上述条件下的数学模型进行理论分析,提出了基于LCL滤波器的不平衡电流指令算法,并提出了在同步旋转dq坐标系下采用PI和重复控制器并联结构的电流复合控制方案.利用所提控制策略,可有效降低电网电流中的低次谐波含量,实现正负序电流的无差跟...     

针对并网型飞轮储能系统的双电流闭环比例谐振控制

文章提出一种适用于飞轮储能系统并网的双电流闭环控制方法。在电网侧及飞轮侧控制系统中同时引入比例谐振控制器,避免了比例积分（proportional integral,PI）控制器跟踪正弦电流存在稳态误差的缺点,提高了系统的稳定性及电网电能质量。同时,采用电容电流内环反馈控制抑制LCL滤波器的谐振尖峰,提高进网功率因数。在充电阶段,电网侧变换器采用电压外环控制方式,飞轮侧变换器采用转速外环控制方式;在待机及并网运行阶段,电网侧变换器采用电网侧电流外环电容电流内环的控制策略,飞轮侧变换器采用直流母线电压外环电流内环的控制策略,以稳定直流母线电压。采用广义根轨迹法对电网侧控制器参数进行设计。搭建了飞轮储能系统并网控制模型,仿真结果验证了文章控制策略的有效性。     

新型拓扑滤波器的双馈风电网侧变流器阻尼策略

对基于LCL滤波的双馈风力发电机组网侧变流器谐振阻尼策略进行研究。首先对电容串联和并联电阻的无源阻尼方式在滤除高次谐波和阻尼电阻功率损耗方面进行比较研究。其次,为降低无源阻尼方式中电阻的功率损耗,提出一种新型的有源阻尼策略。在对网侧变流器采取电网电流反馈闭环控制的基础上,利用电容电流和比例环节对电网电流闭环极点进行配置,以增大控制系统的阻尼,抑制谐振发生;同时对比例环节参数对电流闭环的影响进行分析,并给出参数的选择原则。最后,通过搭建基于LCL滤波器的双馈风力发电系统网侧变流器仿真模型和实验系统,对理论进行验证。仿真和实验结果都证明了理论的正确性。