提高LCL型并网逆变器阻抗重塑控制鲁棒性的延时补偿方法

阻抗重塑方法通过增大LCL型并网逆变器的输出阻抗,提高逆变器对电网谐波电压的抗扰能力。但阻抗重塑控制通常采用数字控制方法,存在控制延时,降低了逆变器的稳定性,并在高于1/6采样频率(f_s/6)的频率段减小了逆变器输出阻抗的模值。为此,提出一种LCL型并网逆变器的状态预估延时补偿方法,通过补偿延时环节产生的相位滞后,优化了虚拟阻抗函数。该方法显著增大了逆变器输出阻抗的模值,提高了阻抗重塑控制的鲁棒性,使逆变器在电网含有谐波电压时满足并网电流的谐波标准。以三相LCL型并网逆变器为例进行实验,验证了控制策略的有效性。     

提高LCL型并网逆变器鲁棒性的延时补偿策略

在LCL型并网逆变器中,数字控制延迟会影响传统电容电流反馈有源阻尼(CCFAD)的有效阻尼区间,LCL滤波器的谐振频率必须低于系统采样频率的1/6,否则虚拟阻抗对应的虚拟电阻为负值,影响系统的稳定性。针对此问题,提出了一种扩展CCFAD的有效阻尼区间的控制策略,在一阶相位超前补偿器的基础上加入积分环节,理论分析证明了所提控制策略可以将虚拟电阻呈正阻尼特性的区域扩展到(0,0.35f_s),进一步扩大了有效阻尼区间。同时,提出了一套参数设计方法,根据稳定裕度约束条件得到补偿器参数的可取值范围。最后通过仿真和实验表明,在弱电网下该控制策略相比传统CCFAD控制策略具有更好的鲁棒性,验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

基于双二阶滤波器的LCL型并网逆变器延时补偿方法

为了抑制LCL型滤波器的谐振尖峰,电容电流反馈有源阻尼被广泛应用于LCL型并网逆变器中。由于数字控制延时带来的不利影响,电容电流反馈有源阻尼的阻尼性能被严重削弱。负阻尼区域出现在到之间,减弱了并网逆变器的稳定性和对电网阻抗变化下的鲁棒性。在电容电流反馈通道上插入一个双二阶滤波器来补偿数字控制延时带来的相位滞后,正阻尼范围可以扩展到,从而实现了对电网阻抗变化的高鲁棒性。选择了合适的离散化方法,分析了补偿后的系统稳定性。提出了一个详细的闭环参数设计流程,以获得良好的控制性能。最后,实验结果验证所提方法的有效性和参数设计流程的可行性。     

LCL型光伏并网逆变器电流内环控制方法

针对LCL型光伏并网逆变器存在的谐振问题,建立了电流内环的控制模型,并分析了其开环传递函数。由分析可知,采用逆变器输出电流反馈进行电流内环控制时,控制器中包含一个固有阻尼项,该阻尼项有利于提高控制系统的阻尼、抑制LCL滤波器的谐振。在此基础上,提出了一种基于逆变器输出电流反馈的准比例谐振(proportional resonant,PR)电流内环控制策略。该控制策略没有引入额外的无源阻尼和有源阻尼,仅使用逆变器输出电流反馈进行控制,便可有效抑制LCL滤波器的谐振问题,提高控制系统的稳定性。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

弱电网下WAC控制LCL并网逆变器延时补偿策略

针对并网逆变装置中因LCL滤波器和数字控制延时产生的稳态误差、谐振和反向谐振尖峰问题,提出一种加权平均电流与补偿器相结合的控制策略。首先,建立加权平均电流并网逆变器数学模型,分析传统电流控制下电网阻抗和滤波器对系统影响,并采用加权平均电流降低系统阶数以减小稳态误差和抑制谐振。然后,分析由控制延时产生的反向谐振对系统影响和抑制反向谐振原理,通过合理设计所提出的补偿器参数以消除系统中的反向谐振尖峰。最后,通过建立仿真模型及搭建半实物仿真平台对所提控制策略进行验证,对比仿真与实验结果,验证了该策略的有效性。     

提高LCL型并网逆变器电流控制性能的双采样模式实时运算方法

LCL滤波器对开关谐波具有很强的抑制能力,被广泛应用于并网逆变器中。为了抑制LCL滤波器的谐振尖峰,通常采用电容电流反馈进行有源阻尼。但是采用数字控制时,反馈信号的采样和控制算法的计算会引入一拍滞后的延时,改变有源阻尼的特性,使得控制系统对电网阻抗的鲁棒性较差;同时,该延时还会降低系统的相位,严重限制并网电流环的环路增益和带宽的提高。为此,提出双采样模式的实时运算方法,完全消除了有源阻尼内环和并网电流外环的计算延时,因此可大大提高并网逆变器的系统鲁棒性和电流控制性能。同时,与传统方法相比,双采样模式实时运算方法还可延长采样时刻与开关管开关时刻之间的时间间隔,从而有效地避免了高频开关噪声对采样信号的影响,提高了逆变器的抗噪性能。以单相LCL型并网逆变器为例,进行实验验证。实验结果证明了所提出的双采样模式实时运算方法是有效的。     

单相LCL并网逆变器电流控制综述

并网逆变器采用LCL滤波器方式的高频滤波效果优于单电感滤波器,但是由于电容支路的引入,将明显增加控制难度.就采用LCL滤波器的并网逆变器基本控制策略而言,可以大体分为三种:采用逆变器侧电感电流反馈的间接电流控制策略,采用电网侧电感电流反馈的直接电流控制策略,以及采用部分逆变器侧电感电流和部分电网侧电感电流反馈的混合控制...     

LCL型并网逆变器电流控制器设计

在LCL型并网逆变器的应用中,电流控制器的结构和参数对系统稳定性和输出电流质量非常重要。采用电容电流内环,进网电流外环的双闭环控制策略,提出了一种基于准比例谐振调节器和比例调节器的新型电流控制器设计方法。与传统单位电容电流反馈不同,将比例调节器用于反馈通道,实现两个调节器间的解耦控制,简化调节过程。根据逆变系统实际特性,在正向通道中引入惯性环节。控制器参数由系统闭环传递函数根轨迹方法进行设计,以凸显单个参数对系统的影响,使设计过程在无任何假设和简化的情况下直观明了。额定功率为50kW并网逆变器的仿真结果验证了所提控制策略和电流控制器设计方法的合理性和可行性。     

LCL型并网逆变器的鲁棒并网电流反馈有源阻尼控制方法

传统并网电流反馈有源阻尼方法(grid-currentfeedback-active-damping,GCFAD)是一种抑制LCL型并网逆变器谐振尖峰的有效方法。然而,由于数字控制下的控制延时使其等效阻尼电阻正负的分界频率介于1/6与1/3倍系统开关频率间,电网阻抗的宽范围变化极有可能造成系统无法稳定运行。对此,文中提出一种鲁棒GCFAD方法,包括并网电流的二重采样和改进型GCFAD方法。并网电流的二重采样在不引入开关纹波的情况下最大程度地降低了有源阻尼环中的控制延时;改进型GCFAD进一步提高了该分界频率与系统开关频率的比值,使得该分界频率等于0.5倍系统开关频率,位于LCL滤波器设计的谐振频率区间外,从而解决了LCL滤波器的实际谐振频率穿越该分界频率的鲁棒性问题,大大地提高了对电网阻抗的鲁棒性和系统的稳定性。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。     

基于数字控制延时的LCL型并网逆变器强鲁棒性加权平均电流控制策略

加权平均电流(WAC)控制因其对LCL型并网逆变器固有的降阶特性而备受关注,通过对逆变器控制系统的环路增益进行零极点对消,达到将三阶系统降为一阶系统的目的。但是,传统WAC控制未充分考虑数字控制延时对系统造成的影响,数字控制延时的存在导致系统无法进行理想降阶,并网逆变器对弱电网的鲁棒性较差。鉴于此,提出了一种基于数字控制延时的LCL型并网逆变器强鲁棒性WAC控制策略,在耦合点电压前馈通道引入一阶高通滤波器,进而对系统反向谐振峰进行完全补偿,以提高并网逆变器对弱电网的适应性。最后,通过仿真分析验证了所提控制策略的有效性。     

LCL型并网逆变器的改进电流控制技术

针对传统有源阻尼控制在抑制 LCL并网逆变器系统谐振时带来的系统稳定性不佳的问题,提出了基于电容电流比例积分反馈的双闭环有源阻尼控制策略.通过增加积分环节,进而改善系统的幅值裕度和相角裕度,使得整个系统不仅能有效地避免进网电流谐振和实现进网电流的高功率因数,而且具有良好的稳态和动态性能.最后通过仿真验证了理论分析的正确性和控制策略的可行性.     

一种电流型并网逆变器的拓扑和控制方法

提出一种基于导抗变换器的单相和三相电流型并网逆变器主电路拓扑结构及三角波-三角波脉冲宽度调制模式,详细分析了该主电路的工作原理及控制策略,推导了导抗变换器及三角波-三角波调制模式的输出特性,仿真和实验结果验证了本方案的正确性.由于本逆变器采用高频电感和高频变压器替代了传统电流型逆变器中的工频电感和工频变压器,具有控制简单,成本低,体积小,效率高等优点,并网电流不受电网电压影响,可以实现高功率因数电流源并网逆变.提出的三相并网逆变方案,相比于传统三相并网逆变器,具有系统冗余性好,抗电网波动能力强等优点.     

一种改进的LCL并网逆变器控制方法的研究

LCL型滤波器相对于L型滤波器对交流侧电流中的高频谐波有更强的抑制能力,因此也越来越多地被用于逆变器中。研究了在独立工作模式和并网逆变模式间的切换过程中如何做到无扰动切换。在独立和并网逆变两种模式下分别对空载电压和并网电流直接控制。在对比传统电压电流控制情况下,对电压电流控制进行改进。通过MATLAB/Simulink仿真平台,建立了LCL型滤波的逆变器并网模型,仿真分析证明了可行性。     

一种单相并网逆变器电流相位的补偿方法

针对单相并网逆变器中,传统电流PI控制算法下的并网电流与电网电压存在相位差,尤其是在电流较小时相位差比较严重,导致逆变器输出功率因数较低的问题,提出了一种减小并网电流与电网电压相位差的控制方法.通过理论分析计算,得到不同的控制参数和电流给定情况下,并网电流与指令电流之间相位差的数学表达式,然后在指令电流中进行相应的相位...     

一种LCL型三相并网逆变器的控制器设计方法

此处建立了LCL型三相光伏并网逆变器的数学模型,研究了基于反馈滤波电容电流内环和电网侧并网电流外环的双闭环控制策略,内环采用比例控制,外环采用比例积分控制。为提高逆变器系统的控制性能,提出了一种基于预期频率特性的双闭环控制器设计方法,能够更精确的设计控制器参数。仿真和样机实验结果均表明该控制器设计方法简单实用,可使带LCL滤波器的三相光伏并网逆变器系统稳定可靠的运行,并获得高质量的并网电流。     

一种LCL型并网逆变器的复合阻抗重塑方法

LCL型并网逆变器高频谐波衰减能力强,但存在谐振问题,并且并网电流在电网低频谐波电压的扰动下发生严重畸变。建立LCL型并网逆变器的状态空间模型,通过状态反馈有源阻尼控制配置主导极点,对并网逆变器谐振频率的输出阻抗进行校正,引入阻尼比以抑制谐振峰。进一步地,为了抑制电网背景谐波电压对并网电流的扰动,提出一种谐波补偿方法,通过电压前馈函数与二阶Butterworth滤波器串联,重塑逆变器的中低频输出阻抗,同时提高了电压前馈控制对阻抗参数的鲁棒性。采用这种复合阻抗重塑方法时,逆变器的中低频输出阻抗可以增大10倍以上,仿真实验验证了所述方法的正确性和有效性。     

逆变器侧电流反馈的LCL型三相光伏并网逆变器解耦控制

为了实现LCL型三相光伏并网逆变器dq轴的解耦控制,同时提高系统的动态响应速度,在同步旋转坐标系下,提出一种适用于逆变器侧电流反馈的前馈解耦控制策略。并在电压外环中引入光伏阵列功率前馈、电流内环中引入电网电压前馈。视各耦合项为扰动,采用闭环传递函数的求解方法以获取实现解耦控制的前馈系数,同时分析了滤波器参数在发生变化时其对dq轴解耦效果的影响。通过Matlab建立系统仿真模型,仿真结果表明:所提解耦控制策略使LCL型三相光伏并网逆变器不仅实现了dq轴的解耦控制,而且在保证强鲁棒性及高入网电流质量条件下具有良好的动、静态性能。     

基于改进型加权电流控制的LCL型并网逆变器控制策略

针对传统加权平均电流(weighted average current, WAC)控制策略未考虑数字控制延时使系统出现相位滞后而导致系统带宽减小、鲁棒性差的问题,提出了基于准比例谐振控制和超前补偿器结合的WAC控制策略。首先,引入电容电流反馈,抑制反向谐振峰;其次,在逆变桥传递函数处串联超前补偿器,提高系统的相位裕度;最后,应用准比例谐振控制器作为电流调节器,提高基频增益、降低系统的静态误差。经仿真验证,所提控制策略对弱电网具有良好的适应能力,并网电流谐波畸变率从1.84%降低到0.26%,增强了系统的鲁棒性、改善了并网电流的质量。     

LCL型并网逆变器中重复控制方法研究

讨论传统控制方法在LCL型并网逆变器中的局限性,在此基础上对在LCL型并网逆变器中引入重复控制方法的可行性进行研究,分别在控制系统稳定性条件、补偿函数设计方法以及控制系统谐波抑制特性等方面做较为详细的理论分析和推导计算。总结并对比两种不同结构的重复控制与PI控制相结合的复合控制方法的优缺点。最后通过一台3.7kVA的LCL型并网逆变器样机在电网电压存在一定畸变的条件下进行实验,对所做的理论分析进行验证。