弱电网下LCL型并网逆变器高鲁棒性并网电流反馈有源阻尼策略

并网电流反馈有源阻尼(grid-current-feedback-active-damping,GCFAD)策略可以在不增加额外传感器的前提下,有效抑制LCL型并网逆变器的谐振尖峰。在电网电压畸变的工况下,GCFAD策略往往与电网电压前馈策略同时使用以改善并网电流质量。然而,通过研究发现,传统GCFAD策略等效虚拟阻抗在中低频段的正阻特性会导致并网逆变器输出阻抗在中频段产生一定的相位滞后,从而降低了系统在电网电压畸变且附加电网电压前馈策略的情况下,对电网阻抗变化的鲁棒性。为了解决这一问题,提出了一种高鲁棒性并网电流反馈有源阻尼(high robustness grid-current-feedback-active-damping,HR-GCFAD)策略,使虚拟阻抗在高频处呈现正阻特性以抑制LCL谐振尖峰,增强了系统的稳定性;在中低频段呈现负阻特性以提高系统中频段输出阻抗相位,进而提高了系统在附加电网电压前馈策略时对电网阻抗变化的鲁棒性。理论分析和实验结果充分验证了所提策略的有效性。     

基于PI调节器和电容电流反馈有源阻尼的LCL型并网逆变器闭环参数设计

基于电容电流反馈的有源阻尼是实现LCL型并网逆变器谐振峰阻尼的一种有效方法,PI调节器因其简单有效而常用于并网电流的控制。针对基于PI调节器和电容电流反馈有源阻尼的LCL型单相并网逆变器,详细分析PI调节器参数和电容电流反馈系数等闭环参数对系统性能的影响,通过对并网电流稳态误差、系统相位裕度和幅值裕度的分析,得到满足上述要求的PI调节器参数和电容电流反馈系数的取值范围,结合实际应用需要就可从中优化选取出合适的闭环参数。所提出的闭环参数设计方法不需要反复试凑,不仅可以有效阻尼LCL滤波器谐振峰,而且可以使系统具有高鲁棒性、快速动态响应性能和低稳态误差。实验结果证明了所提出的闭环参数设计方法是有效的。     

改进加权平均电流反馈的LCL型逆变器控制方法

为解决加权平均电流反馈(weighted average current feedback,WACC)控制下,并网电流存在谐振且开环增益中存在反谐振现象的问题,提出了一种改进的WACC方法。首先,引入电容电流反馈控制,以提升并网电流质量;然后,通过引入补偿环节,保证控制系统的降阶特性,从而有效抑制计及数字控制延时情况下控制系统中出现的反谐振和并网电流谐振。研究结果表明,所提方法可有效地将控制系统的幅值裕度从2.2 d B提升至8 d B,增强了系统鲁棒性,将并网电流谐波畸变率从5.46%降低到0.71%,改善了并网电流质量。所提方法可为实际工程中的并网逆变器控制提供参考。     

三相并网逆变器的LCL滤波器设计及其有源阻尼策略研究

在系统输入、输出模型与传递函数的基础上,针对含LCL滤波器的三相并网逆变器提出了一种优先考虑滤波效果的LCL滤波器设计方法。为了抑制LCL滤波器的固有谐振,在基于同步旋转坐标系的三相并网逆变器控制中,提出了一种电容电流反馈有源阻尼法。最后通过仿真和实验对本文提出方法的正确性和有效性进行了证明。     

并网逆变器用LCL滤波器新型有源阻尼控制

针对并网逆变器用LCL输出滤波器的不稳定性,在分析LCL滤波器无源阻尼控制算法的基础上,提出了一种基于电容电流估计的三闭环LCL滤波器有源阻尼控制算法.算法引入电容电流内环以抑制系统不稳定的现象,电容电流信号通过估计过程得到.定性分析了提出算法的稳定性.因省去了以往无源阻尼控制算法中用以抑制系统谐振而增加的阻尼电阻,而...     

基于有源阻尼的单相LCL并网逆变器改进电流控制器

为了提高LCL单相并网逆变器在电网频率波动情况下的控制精度,提出了一种采用比例、积分、谐振和准谐振复合控制环节的改进电流控制器。应用频率法对比例积分、比例谐振、准比例谐振以及改进电流控制器进行对比分析。结合传统比例积分控制器参数设计方法与权重系数获得合适的改进控制器参数,在所建立的基于有源阻尼的LCL单相并网逆变器仿真模型上对改进控制器与传统控制器进行实验对比。结果表明所提改进电流控制器克服了比例积分电流控制器无法实现并网电流无静差控制、比例谐振电流控制器对于电网频率变化鲁棒性很差以及比例准谐振控制器基波增益不够高的问题。     

LCL型并网逆变器分裂电容电流控制方法稳定性分析与优化

LCL型并网逆变器是储能变流器完成交直流双向转化的重要组成部分,功率损耗和控制复杂是其阻尼控制策略两大主要问题。首先提出了一种基于分裂电容中间电流控制无源阻尼优化方法,通过改变电流反馈点来改变传递函数使系统降阶,并对其稳定性进行了分析,以阻尼电阻功耗最小为标的,对阻尼电阻取值和电容分裂比例进行了优化,进一步抑制了谐振,同时优化了控制器参数设计,提高系统稳定性。该方法可在不增加控制环路的基础上实现系统降阶,确定使系统稳定的更小阻尼电阻取值,降低阻尼损耗。在研制的储能变流器样机上,对所提方法与传统方法进行了对比验证。实验结果表明,所提方法可有效抑制LCL谐振,获得良好的并网电能质量,同时在简化控制基础上也降低了阻尼损耗,提高了系统效率。     

并网逆变器中LCL滤波器的磁集成

LCL滤波器具备良好的高频谐波衰减能力,在并网逆变器中得以广泛应用。LCL滤波器有两个独立的电感,若每个电感分别使用单独的磁芯来绕制,则磁芯数量较多,体积较大。为减小磁芯体积,该文采用解耦磁集成的方法,将两个分立的电感集成在一起。然而,由于公共磁路的磁阻不可能为零,集成后的两个电感之间存在一定的耦合,这会削弱LCL滤波器在高频段的衰减能力。对此,该文通过选取合适的公共磁芯高度和磁芯材料,将耦合降低到可接受的程度,以确保开关频率的谐波电流得到有效抑制。针对单相和三相并网逆变器,分别给出LCL滤波器的磁集成设计实例,并进行实验验证。     

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。     

基于并网电流反馈的新型有源阻尼方法

LCL型滤波器具有比单L滤波器更好的滤波效果,但是其容易使系统引发谐振,并导致系统不稳定.在基于LCL型滤波器的并网逆变器中,为了保证系统的稳定性,通常会采取相关的有源阻尼措施.目前常用的电容电流比例反馈有源阻尼需要引入额外的高精度电流传感器导致系统成本的增加,因此提出了一种基于并网电流反馈的新型有源阻尼方法.该阻尼环...     

分数阶相位补偿在无电容电流传感器并网逆变器中的应用

利用电容电流进行有源阻尼时需要增加电流传感器,不但增加系统的硬件成本,也增加了系统的复杂性和故障率。文中提出利用电网电压和入网电流估算出电容电流,再利用估算电流进行有源阻尼。由于数字控制器估算出电容电流和原来连续系统的电容电流存在延迟,若直接用估算电流进行阻尼策略,不但影响控制器的阻尼效果还会影响系统稳定性。为了获得满意的阻尼效果,在估算的电流基础上进行分数插值相位补偿。通过仿真和实验对该方法进行验证,结果表明用补偿后的估算电流进行阻尼可以实现良好的阻尼效果。     

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.     

有源阻尼与无源控制的弱电网下LCL并网逆变器

针对传统PI控制器存在抗干扰性和稳定性不足的缺点,建立了弱电网下三相LCL并网逆变器的欧拉-拉格朗日数学模型,将无源控制理论引入该系统的控制中。利用有源阻尼法来进行抑制LCL滤波器在谐振频率处存在谐振尖峰,通过对并网电流进行直接控制,以实现系统单位功率因数并网。仿真和实验结果表明复合型有源阻尼与无源控制器的方案能有效抑制LCL滤波器谐振尖峰,且系统的静动态性能在不同的弱电网条件下都很良好,验证了方案的可行性。     

LCL并网逆变器双闭环控制策略及其参数设计

LCL滤波器广泛应用于并网逆变器中,但弱电网下电网阻抗的波动和数字控制器的延时均可能使逆变器失稳,逆变器侧电流较大的高频谐波也会影响逆变器的使用寿命。本文基于双电流闭环控制的逆变器提出一种完备的参数设计方案。首先建立系统在数字控制下的精确模型,根据劳斯判据确定控制参数的取值范围,然后对有源阻尼特性进行分析从而确定反馈系数K的最佳取值。最后采用系统简化模型计算具体的控制参数,在保证精度的同时降低了计算过程的复杂性。实验结果表明所设计的控制器使并网逆变器具有更好的动态和稳态特性。     

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。     

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.     

逆变器侧电流反馈的LCL并网逆变器电网电压前馈控制策略

逆变器侧电流反馈的具有稳定性强、单闭环控制、参数设计简单和系统成本较低的优点,但是其属于电网电流间接控制,造成并网功率因数较低,此外,电网电流中还包含由电网电压引起的低次谐波电流。为保留其优点并克服其缺点,提出一种适用于逆变器侧电流反馈LCL并网逆变器的完全电网电压前馈控制策略,该策略能完全消除电网电压对电网电流的影响,并且并网功率因数得到了大大的提升。仿真与实验结果表明,所提控制策略正确、有效。     

LCL滤波并网逆变器的分裂电容法电流控制

针对LCL滤波的并网逆变器电流控制时存在的系统稳定性和稳态误差与谐波失真等问题,提出了一种新的电流反馈控制技术。新的控制策略将LCL滤波器的电容按特定比例分成并联的前后两部分,通过测量中间电流并作为反馈信号控制逆变器输出,从而使受控系统的特性从三阶系统转换为一阶系统,控制性能得以改善,便于实现稳定误差和电流谐波失真的减小。本文给出了该控制策略的理论依据和实现方法,分析比较了新方法与传统控制方法的特性差异。通过对5kVA燃料电池逆变并网发电电源的试验验证了该控制策略。     

LCL并网逆变器改进加权电流控制方法及其鲁棒性分析

加权电流控制方法可以使LCL并网逆变器控制系统降阶,从而提高控制系统的稳定性与带宽。但该方法不能抑制并网逆变器输出电流谐振峰,同时当滤波器电感参数偏移时,还可能造成不稳定现象。本文针对该问题,在不增加额外传感器的前提下,推演出附加不同电流反馈的改进加权电流控制方法,并进行对比择优,从而得出谐振抑制效果理想且稳态误差较小的改进方法;该方法在保持加权电流降阶特性的前提下,抑制了输出电流谐振峰,提高了整个控制算法的鲁棒性。仿真结果验证了理论分析的正确性。