数字控制时LCL型并网逆变器频域特性分析

电容电流反馈有源阻尼是实现LCL型并网逆变器谐振峰阻尼的一种有效方法。在此通过控制框图等效交换,揭示了采用数字控制时,由于控制延时的影响,系统实际谐振峰的频率将会改变,且系统环路增益中可能会存在2个右半平面极点。在此利用Nyquist定理,提出通过校验系统相位裕度、LCL谐振频率和1/6采样频率处的幅值裕度来判断系统稳定性,并可用于闭环参数的设计。在实验室搭建了一台6 kW的原理样机,实验结果验证了分析结果的正确性。     

LCL型并网逆变器数字单环控制延时影响与稳定域分析设计

数字控制可靠性高、控制灵活,但存在数字延时,改变了系统稳定性。在考虑计算、采样等数字延时情况下,采用直接数字法,建立LCL型并网逆变器离散精确数学模型,在连续域和离散域下,对网侧电流单环控制稳定性进行对比分析,说明数字延时改变对系统稳定性的影响,基于此在网侧电流单环反馈控制中设置数字延时为滞后一拍,主要分析滞后一拍情况下采样频率和谐振频率之比对稳定性的影响,得出其稳定的范围,同时对控制器参数进行了设计。仿真和实验证明了所提方法的正确性和有效性。     

基于比例谐振的LCL型并网逆变器控制系统设计

相比L型滤波器,LCL型滤波器具有更好的高频滤波特性,因此广泛应用于大功率、开关频率较低的并网设备。建立了LCL型逆变器的数学模型,在分析了同步坐标系下控制系统设计复杂的情况下提出αβ静止坐标系下基于比例谐振(PR)控制器的逆变器双环控制策略,并结合高阶极点配置、系统根轨迹以及开环伯德图给出了详细的控制器参数设计方案,最后仿真验证了该方案的正确性和可行性。     

带LCL滤波的并网逆变器的比例谐振控制

并网逆变器需要及时跟踪电网电压,同时输出电压也要达到规定指标。目前已有多种并网逆变控制方法,均可以达到较好的控制效果。在静止坐标系下,比例谐振(PR)控制算法可以实现无静差跟踪控制,同时PR控制算法可以方便地实现谐波补偿。相比其他几种算法,PR控制算法简单,所需计算量小,有极大的应用前景。     

LCL型并网逆变器新型频率自适应重复控制方法

提出一种应用于LCL型并网逆变器的新型频率自适应重复控制(FARC)方法。该方法采用全通滤波器来替代重复控制器中频率比值小数部分构成的延时单元。当电网频率变化时,通过在线调整全通滤波器的系数,使重复控制器内模的谐振频率逼近电网基波及谐波频率的实际值,从而实现在电网频率变化情况下对电压谐波的有效抑制,进而控制逆变器输出高质量的并网电流。详细给出FARC的设计过程及系统的稳定性分析。仿真和实验结果验证了所提控制方法的有效性和可行性。     

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。     

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。     

阻尼无功电容谐振的LCL型并网逆变器设计

为提高并网逆变器的利用率及解决无功电容补偿器谐振问题,在建立并网逆变器诺顿等效电路的基础上,提出一种阻尼无功电容谐振的LCL型并网逆变器控制方法。首先,通过直接检测公共点电压瞬时值,将谐振阻尼控制策略无缝地嵌入到双电流闭环控制中,控制逆变器在谐波域内等效为虚拟谐波电阻,从而并网逆变器在并网发电的同时可有效阻尼无功电容谐振,且无有功损耗;在电流外环中,采用多比例谐振控制器实现指令电流的无静差跟踪。然后,从二阶系统阻尼特性角度分析了虚拟谐波电阻的设计方法。最后,通过仿真和实验验证所提方法的有效性。     

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。     

LCL滤波并网逆变器的多速率采样数字控制

针对在带LCL滤波器的并网逆变器控制设计中所用传感器多和开关频率高等问题,提出了一种基于多速率输出采样MROS(multi-rate output sampling)和无差拍控制的数字控制方法,并用状态预测算法得到滤波器状态值,再用带积分环节的无差拍控制和最优控制技术计算控制输入.此方法所用的预测算法能准确预测出滤波器...     

并网逆变器死区效应控制研究

通过分析逆变器的死区效应和电感输出电流正、负半周期时逆变器同桥臂上、下开关管的工作特点,得出仅在输出电流过零换向阶段加入死区,其他时间通过判断电流方向以封锁相应桥臂触发脉冲的无死区处理办法,使得死区效应导致的误差脉冲仅存在于电流过零附近,有效降低死区效应的影响。通过仿真验证了该理论分析方法的可行性和有效性。     

单相LCL滤波器并网逆变器双闭环控制的研究

介绍了带电网电压前馈的电网电流外环、电容电流内环的双闭环控制策略。在滤波参数设计的基础上搭建了仿真模型,分析了控制器参数对动态性能的影响。基于理论分析,给出一种快速设计控制器的方法。仿真结果表明,该方案不仅能有效控制逆变器入网电流,而且抗电网电压扰动能力强。     

新型高频隔离型并网逆变器

提出了一种基于TMS320F2808的高频隔离型并网逆变器的实现方案。介绍了该并网逆变器的结构及原理,给出了基于DSP控制的硬件和软件的总体设计和基于无差拍控制的并网控制策略及移相驱动波形的数字化实现的原理,完成了2 kW的试验样机及相关试验。试验波形和分析证明了该控制策略和方案的有效性。     

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。     

基于PR控制和虚拟阻抗的光伏并网逆变器的研究

设计了一种采用准比例谐振控制零稳态误差的光伏并网逆变器控制系统。与常规的PI控制相比,该控制方法可对正弦输入信号进行无静差跟踪,同时克服了常规比例谐振(PR)控制器抗电网频率波动能力差的缺点。此外,结合虚拟阻抗技术,改善了传统LCL输出滤波器的性能,实现对LCL滤波器高频谐振的有效抑制而又不带来系统功率损耗。仿真试验证明,基于准比例谐振控制和虚拟阻抗技术的光伏并网逆变器具有良好的稳态性能和抗干扰能力。     

LCL滤波的双频并网逆变器控制策略研究

提出一种新型的采用LCL滤波器对双频并网逆变器输出电流进行滤波的控制策略。高频逆变器采用基于准比例谐振调节器和比例调节器的双闭环控制,改善系统进网电流的动态性能;低频逆变器采用滞环控制,快速跟踪高频逆变器电流,传递大部分功率。额定容量为50kVA并网逆变器的仿真结果,验证了所提方案的有效性和实用性。     

基于无差拍控制的并网逆变器

在研究并网逆变器基本原理的基础上,设计了基于无差拍控制的并网逆变器。阐述了采用无差拍控制技术实现并网电流对市电电压的跟踪和参考电流信号的控制,同时给出了基于TMS320LF2407A的系统软件设计程序流程图,并进行了样机实验。实验结果表明,该控制策略简单、有效,系统的并网电流波形较好。     

基于LCL滤波器的并网逆变器PI与重复控制

利用坐标变换建立电网电压定向d、q坐标系下的数学模型。在此基础上,对LCL型并网逆变器中LCL滤波的稳定性进行了分析,然后分别在重复控制系统稳定性条件、补偿函数设计方法等方面进行理论分析和推导计算。通过Matlab分别对PI控制、重复控制、PI与重复复合控制进行仿真试验,对理论分析进行验证。试验结果表明,PI与重复控制策略既保持了重复控制良好的稳态特性,也明显改善了系统的动态性能。