基于LCL型滤波器的光伏并网逆变器的控制策略研究

光伏并网逆变器的LCL型滤波器与传统的L型﹑LC型相比较而言,在相同的电感量的情况下,LCL型滤波器对注入电网的高阶次谐波具有更好的抑制能力,谐波衰减十分明显,但是用LCL型滤波器作为光伏并网接口,容易产生谐振尖峰,影响整个系统的稳定性。本文主要对基于LCL型的光伏并网逆变器的直接转矩控制策略分析研究,提出改进的基于准直接功率控制(DPC)的控制策略,对LCL型滤波器的谐振问题进行有效抑制并且提高对光伏并网电压电流的控制能力。     

三相光伏并网发电系统主电路设计

对比分析单级型和多级型光伏并网逆变系统的优缺点,以及光伏阵列可扩展性,确定了双级型并网逆变器拓扑结构,电压源电流控制方式,带工频变压器隔离的拓扑方式,对BOOST电路、逆变器、LCL滤波器等主要元件进行设计,为主电路设计提供了理论依据。仿真验证了LCL滤波器设计的合理性。     

光伏发电系统并网控制技术现状与发展(上)

太阳能是理想的可再生能源,随着太阳能光伏并网发电应用越来越广泛,光伏并网控制技术成为新的研究热点,而不同的电路拓扑结构所采用的并网控制策略有所不同,因此本文对光伏并网发电系统的应用前景以及并网控制技术现状进行了综述,在介绍光伏并网发电系统的拓扑结构与并网控制技术工作原理的基础上,按照并网滤波器的分类分别阐述了基于L型、LC型滤波器的单级式三相光伏逆变系统的数学模型与并网电流控制策略。     

一种基于LLCL型滤波器的光伏逆变器分析与设计

提出了新型并网逆变器的高阶功率滤波器的拓扑电路,称为LLCL滤波器。采用新型LLCL型滤波器对单相光伏并网逆变器进行滤波,LLCL滤波器通过在传统LCL滤波器的电容支路中串联一个小的电感达到在开关频率处产生串联谐振,相比LCL型滤波器能够更大程度地对串联谐振频率处的电流谐波进行衰减,可以减少电感装置的体积和重量,减少动态响应时间。更重要的是,能够减少电网侧的电感值,这样可以提高特征谐振频率点,有利于并网逆变器的控制。对比分析了传统LCL滤波器和LLCL滤波器的性能,证实和评估LLCL滤波器的优越性。对LLCL滤波器进行了参数设计,使用Matlab仿真软件搭建模型,仿真结果表明系统具有较好的稳态性能,且抗干扰性能好。     

基于LCL型并网逆变器的二自由度控制技术研究

并网逆变器的交流侧大多都采用LCL型滤波器对系统进行滤波,相比于L型滤波器它可以达到更好的滤波效果,然而,由于LCL型滤波器容易产生高频谐振,系统的稳定性会因此而受到影响。为了解决这个问题,提出了多种解决方案,其中无源阻尼和有源阻尼是使用比较广泛的两种控制方法。该文将一种二自由度PID控制策略应用于光伏并网逆变控制系统之中,通过Matlab仿真分析了系统的性能,实验结果表明,该方法增强了系统的鲁棒性和跟随性,对系统的谐波有较好的抑制效果。     

基于虚拟电阻法的LCL滤波器特性分析

LCL滤波器与传统的L滤波器相比,有着更好的滤波效果,但是,同时LCL滤波器会有谐振问题,导致了系统不稳定。为了要抑制其谐振特性,将虚拟电阻法和无源阻尼法这两种控制策略进行了研究分析,还将虚拟电阻法运用到了光伏并网逆变器中,最后通过仿真结果的对比,表明了虚拟电阻法可以有效地抑制LCL滤波器的谐振峰,降低了输出电流的谐波,系统的稳定性也得到了增强。     

LCL滤波器在并联型有源电力滤波器中的设计

在满足相同的高频滤波效果的情况下,LCL滤波器所需的总电感值比L滤波器小,因此更适于在大功率、开关频率较低的电流源控制型并网设备上应用。然而针对该类型滤波器的参数设计不仅关系到开关频率处纹波抑制效果,同时也会影响电流控制器的性能。随着高频谐波抑制效果明显的LCL滤波器在并联型有源滤波器中应用,基于谐波电流跟踪控制器的LCL参数设计需要进一步研究,因此文中基于并联型有源电力滤波器给出一套LCL滤波器设计方法,并通过仿真验证该LCL滤波器的有源电力滤波器的有效性。     

基于LCL滤波的光伏并网逆变器的研究

为了减少电力电子器件给光伏并网系统带来的大量谐波,研究了半周期SVPWM控制的三相双向双Buck/Boost变流器可以有效减少开关损耗和导通损耗,在SVPWM控制策略上引入模糊PI控制增加了系统的稳定性,降低了超调量,并采用了对高频谐波有较强抑制作用的LCL滤波器,实现系统的单位功率因数并网。采用Matlab/Simulink进行仿真实验,仿真结果表明,该闭环系统可以有效地实现单位功率因数并网,提高了系统稳定性和并网电流质量,减小了输出超调量,增强了系统鲁棒性。     

三相并网逆变器的双环控制策略研究

由于对高频谐波的抑制效果明显好于L型滤波器,因此LCL滤波器在电流源控制的并网逆变器中应用越来越广泛。而针对该类型的并网逆变器的控制策略更为复杂,为了简化控制策略一种基于电流双环的并网控制方案被提出来。与电压电流的双环控制器设计方法不同,设计电流双环控制器参数时除了考虑内外环控制器的相互影响以外,还需要考虑双环控制器带来的降阶和少自由度问题。因此本文在介绍基于高阶极点配置的电流双环控制器设计方法的基础上,重点分析在电流双环控制带来的少自由度的情况下如何合理的设计控制器参数。实验结果表明,根据该方案设计的控制器参数能够使三相并网逆变器安全、可靠运行且具有较快的动态响应速度。     

500kW大功率光伏并网逆变器的LCL滤波电路设计

本文在对比逆变器输出侧L及LCL滤波器优劣的基础上,对500kW大功率光伏逆变器上的LCL滤波器参数选型做了详细分析。最后,在所选参数基础上,基于D—Q分解法,对500kW光伏逆变器进行了并网仿真,实现了单位功率因素并网运行。仿真证明了LCL滤波电路选型的正确性。     

Grid current regulation of a three-phase voltage source inverter with an LCL input filter

Many grid connected power electronic systems, such as STATCOMs, UPFCs, and distributed generation system interfaces, use a voltage source inverter (VSI) connected to the supply network through a filter. This filter, typically a series inductance, acts to reduce the switching harmonics entering the distribution network. An alternative filter is a LCL network, which can achieve reduced levels of harmonic distortion at lower switching frequencies and with less inductance, and therefore has potential benefits for higher power applications. However, systems incorporating LCL filters require more complex control strategies and are not commonly presented in literature. This paper proposes a robust strategy for regulating the grid current entering a distribution network from a three-phase VSI system connected via a LCL filter. The strategy integrates an outer loop grid current regulator with inner capacitor current regulation to stabilize the system. A synchronous frame PI current regulation strategy is used for the outer grid current control loop. Linear analysis, simulation, and experimental results are used to verify the stability of the control algorithm across a range of operating conditions. Finally, expressions for ""harmonic impedance" of the system are derived to study the effects of supply voltage distortion on the harmonic performance of the system.     

Predictive Current Control Strategy With Imposed Load Current Spectrum

This paper presents a modified predictive current control strategy which allows one to have control over the spectrum of the load current. The proposed method uses a model of the system to predict the behavior of the current for each possible voltage vector generated by the inverter. For that purpose, at each sampling interval, signal predictions are evaluated using a cost function that quantifies the desired system behavior. The cost function used in this work evaluates the filtered error of the load currents. The inclusion of a filter for the load error allows one to manipulate current spectra. Thus, by designing this filter appropriately, the load spectrum can be shaped. The performance of the proposed control strategy is verified by simulation and experimental results.     

无变压器型混合有源滤波器及其控制策略研究

在对一种无变压器型混合有源滤波器的电路拓扑和参数设计方法进行分析研究的基础上,提出一种采用电网谐波电流作反馈控制与负载谐波电流作前馈控制的复合控制策略,并用SIMULINK建立仿真模型进行仿真分析。通过与仅采用电网谐波电流作反馈控制时的仿真结果进行比较,可以看出使用这种复合控制方法,能更有效地抵消电网中的谐波电流,降低总的谐波畸变率。     

三相四线制无功与谐波全补偿的并联有源电力滤波器的研究

简要分析了并联有源电力滤波器的工作原理,选取含有裂相电容的三桥臂电压源型逆变器作为系统主电路,输出电流采用动态滞环控制。针对三相四线系统,且考虑到电网电压畸变和不对称的情况,给出了一种基于瞬时功率理论实现无功功率和谐波全补偿的控制策略,并使用Matlab对系统进行了仿真。     

并联型有源电力滤波器直流侧电压柔性控制策略

针对并联型有源电力滤波器的直流侧电压控制特点,提出了一种对直流侧电压进行柔性控制的并联型有源电力滤波器控制策略。该策略中,在直流侧电压控制部分引入反馈低通滤波器,削弱直流侧固有谐波对输出电流控制的影响;在电流控制的输出部分通过增加直流侧电压前馈系数,抵制在变换桥中可能引入的直流侧电压谐波影响。仿真结果表明直流侧电压柔性控制策略能够降低APF系统补偿后的电源电流总谐波畸变率,从而改善并联型有源电力滤波器的谐波补偿性能。     

Single-phase active power filter with only line current sensing

A control strategy for a single-phase active power filter (APF) which only employs line current sensing is proposed. The control scheme is very simple and gives good load current correction. An analysis of the system and experimental results on a laboratory prototype are reported     

三相四线制无功与谐波全补偿的并联有源电力滤波器的研究

简要分析了并联有源电力滤波器的工作原理，选取含有裂相电容的三桥臂电压源型逆变器作为系统主电路，输出电流采用动态滞环控制。针对三相四线系统，且考虑到电网电压畸变和不对称的情况，给出了一种基于瞬时功率理论实现无功功率和谐波全补偿的控制策略，并使用Matlab对系统进行了仿真。     

Integrated power factor compensator without load current measurement

A simple strategy and low cost control for the switching mode rectifier to work simultaneously as a power factor corrector and an active power filter (APF) to reduce current harmonics drawn from the nonlinear load are analysed and presented in this paper. The principal component of the control circuit is an Intel 80196MC microcontroller that performs the dc bus voltage and line current control. The sliding mode control is used in the current loop to achieve fast line current dynamics. The source currents only are measured in the proposed control scheme instead of both the source and load currents needed in the conventional control approach. A simple proportional-integral control is adopted in the voltage loop to achieve slow dc bus dynamics. The proposed control strategy can achieve a high power factor and low current harmonics. No dedicated APF is needed in the proposed control strategy. To demonstrate the effectiveness of the integrated power factor compensator for elimination of reactive power and current harmonics, software simulation and hardware tests are performed.     

直流微网母线电压纹波集中补偿自寻优策略

为抑制直流微网母线电压二次纹波,文中提出了一种直流有源滤波器集中补偿自寻优策略。在双向DC/DC变换器电压/电流双闭环控制的基础上,加入直流母线电压纹波控制,通过引入带通滤波器消除了传统控制方法中采用低通滤波器提取纹波时所产生的相位滞后问题。采用迭代自寻优方法获取重要控制参数阻抗系数K,实现直流有源滤波器对直流母线电压纹波变化的实时跟踪和集中补偿。在MATLAB/Simulink中搭建了含互联接口变流器、分布式电源、直流负荷、由DC/AC变流器接入的交流负荷以及直流有源滤波器的直流微网模型,建立了相应的实验平台。仿真和实验结果均验证了所提控制策略的有效性。