光伏并网逆变器LCL滤波器参数优化设计

针对光伏并网逆变器LCL滤波器的大纹波电流和高频谐波损耗问题,分析了电感之和、电感比值和滤波电容值、谐振频率以及入网电流之间的关系,提出了一种LCL滤波器参数最优设计方法.分析了LCL滤波器的传递特性并建立了谐波等效模型,研究了滤波参数对谐振频率以及并网电流的影响,根据LCL滤波器的设计约束条件和光伏并网逆变器实例设计了一组最优参数,并进行了仿真研究.结果表明,提出的优化方案不仅能够有效抑制开关频率的高频纹波,还能减小电感取值和阻尼损耗.     

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。     

Robust pole location with experimental validation for three-phase grid-connected converters

This paper provides design and experimental validation of robust current controllers for three-phase grid-connected converters. The main objectives here are: (i) to show that a simple polytopic model can be used for designing robust controllers for predominately inductive grids; (ii) to help in the choice of the control design parameter, based on a trade-off between an upper bound of the transient settling times and the control gain sizes. Linear matrix inequality based conditions are used to design the robust control gains with lower numerical complexity than similar conditions on literature. It is shown that small values the radius of pole location lead to better bounds for the transient responses, at the price of higher control gains. Good tracking of references for the grid currents is also illustrated in practice, allowing the closed-loop system to inject active and reactive power into the grid. Simulation and experimental results prove that the system connected to the grid can provide three-phase currents complying with requirements of an important international standard.     

基于谐振阻尼的三相LCL型并网逆变器谐波抑制优化策略

LCL型并网逆变器对高频谐波的衰减效果显著,但是内部滤波器自身容易出现谐振,而且对电网背景谐波电压引起的电网电流谐波抑制能力有限。针对逆变器中LCL型滤波器自身存在的谐振现象,在逆变器侧电流单环控制的基础上,分析其谐振机理,采用基于电感电流一阶微分前馈的谐振阻尼抑制谐振;同时建立谐波电网下的LCL型并网逆变器微分方程模型。在抑制谐振的基础上,主要分析网侧谐波电流环直接抑制方式,实现对电网电流谐振与谐波复合抑制,同时采用滤波电容临界值作为选择网侧谐波电流闭环的条件。分析闭环参数对系统性能的影响,给出控制参数的设计。实验结果验证了所采用控制策略的正确性和有效性。     

基于Park变换的单相光伏并网控制研究

近年来,LCL滤波器由于体积小、滤波效果好等优点在光伏并网系统中获得了广泛应用。采用并网电流、电容电流双闭环控制能够有效抑制LCL滤波器振荡,提高并网系统稳定性,但传统PI控制无法实现对交流并网电流的无静差跟踪。因此,提出了一种基于Park变换的双电流闭环控制策略,它能够大大提高并网功率因数,减小入网电流的总谐波失真(THD)。该方法首先通过构造虚拟正交电流分量,将单相并网电流虚拟为α-β坐标系下两相正交电流,然后基于Park变换,在旋转坐标系下进行PI控制,从而实现无静差控制。最后,通过Matlab仿真验证了这种控制策略的正确性和有效性。     

LCL滤波的电压型PWM整流器的有源阻尼控制

为抑制LCL滤波器的谐振,解决采取增加电阻方法带来的PWM整流器功率损耗问题,提出了基于虚拟电阻思想的新型有源阻尼控制策略.滤波电容电压经过比例处理后注入整流器输入电流,通过改变参考输入电流,滤波器的谐振得到了有效抑制.该控制策略不会带来功率损耗及效率降低问题,并且参数的选择非常简单.为了说明阻尼电阻的作用,并对LCL滤波的PWM整流器的数学模型做了分析.最后的仿真结果证明了所提出的控制策略是正确可行的.     

基于输出电流控制的光伏并网逆变电源

光伏逆变电源并网运行时本质上为电流源.其输出电流滤波不但会对电网产生严重的谐波污染,同时其输出电流锁相不精确会降低系统的转化效率.针对以上问题,采用电流瞬时值和电流有效值双闭环控制策略实现对输出电流波形的控制;研制一种具有尖峰抑制作用的LCL滤波器,通过对其数学模型的幅频分析说明了其良好的滤波特性;设计了一种软件锁相环,并在此基础上通过α角的修正实现了精确可靠地锁相.实验结果验证了设计的合理性和正确性,实现了单位功率因数输出正弦波电流.     

LCL滤波的PWM整流器新型控制策略

为了减少PWM整流器开关频率附近高次谐波的含量,采用三次LCL滤波器。但考虑到LCL滤波器存在谐振问题,如果控制策略不合适会导致系统不稳定,且增大输入电网电流的谐波畸变率,提出基于虚拟电阻思想的控制策略。采用控制算法取代阻尼电阻的作用,增加系统的稳定性。此外对LCL滤波的三相电压型PWM整流器的完全和低频数学模型进行了详细分析,并对控制器的设计提出了理论指导。最后的仿真结果证明所提出的控制策略正确可行。     

三相电压型整流器的LCL型滤波器分析与设计

提出了一种LCL型滤波器的新型设计方法,利用电流的纹波限制,求出了滤波器的总电感值.滤波电容使电感分为两个不对称的电感,利用电容吸收的无功功率得到了滤波电容器的值.以谐振频率这个重要参数作为中间变量,得出了关于两个不对称电感比例的二次方程,通过对方程的求解,可很容易得到滤波器的电感参数.对样例滤波器的设计过程进行了详细介绍,系统的仿真结果也证明了文中提出的设计方法是可行的.