基于PR调节器的并网型逆变器谐波抑制策略

解决LCL型并网逆变器谐振问题的有效途径是采用电容电流反馈的有源阻尼法,比例谐振(PR)调节器因具有良好的准确性和抗干扰性能,比PI调节器更适于对并网电流控制,但电网电压背景谐波会使并网电能质量变差。提出了一种基于电网电压微分前馈和PR调节器相结合的双闭环控制策略,经过适当变换,电容电流内环等效为网侧电感电压微分反馈,电网电压前馈等效为比例前馈。仿真实验结果表明,基于电网电压微分前馈和PR调节器相结合的控制策略可以基本避免电网电压谐波影响并网电能质量,且该策略可以省去对三相电容电流的检测,在很大程度上节约了成本。     

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。     

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。     

多逆变器并网系统输出阻抗建模与谐波交互

针对大量分布式并网逆变器接入到公共电网时逆变器侧与网侧之间的交互影响问题,从并网逆变器闭环系统外特性角度入手,提出在同步旋转坐标系下对LCL型三相并网逆变器入网电流和滤波电容电流双闭环系统进行输出阻抗建模。利用前馈解耦策略,将dq轴控制环路之间的耦合阻抗消除。考虑到实际系统多采用数字系统,将数字控制延时引入到模型中以更加精确地反映实际并网逆变器的输出阻抗特性。基于无dq环路阻抗耦合和引入数字控制延时情况下的精确输出阻抗模型,对多逆变器并网系统进行阻抗网络建模、谐振机理剖析及谐波交互影响分析。理论分析结果表明,逆变器产生谐波成分与电网电压谐波成分会加剧多模块并网系统入网电流的谐波畸变。仿真结果验证了所建输出阻抗模型的正确性及其在逆变器—电网交互系统性能分析中的有效性。     

基于PIR调节器并网逆变器电流谐波抑制策略

针对电网电压发生畸变并含有5次、7次谐波电压时,并网逆变器的并网电流就会产生相应的谐波脉动情况,建立了并网逆变器模型,采用了比例-积分-谐振(PIR)控制方法抑制逆变器并网电流谐波。通过Matlab/Simulink仿真理论分析了方法的正确性,最后通过2 k W并网逆变器试验平台验证了理论分析的有效性。     

锂电池馈电并网系统进网电流谐波抑制方法

描述了锂电池能量回收系统的设计方案,并对系统的进网电流谐波抑制能力进行了深入的理论分析和仿真研究,总结了系统的谐波阻抗特性.在此基础上,探讨了通过优化控制策略进一步抑制电网电压畸变引起的低次谐波的方法,同时分析了基于电网电压定向的PI控制策略的局限性.以一台3.7 kVA能够稳定运行的样机实现了设计方案,并通过一系列实验结果验证了所述方法的正确性和有效性.     

LCL滤波并网逆变器的电流控制技术研究综述

并网逆变器是新能源发电、微电网等与大电网之间的接口电路,其进网电流质量控制是关键技术之一。LCL滤波的并网逆变器可有效地抑制进网电流中的开关频率次谐波电流,但其高阶属性导致的谐振问题易使进网电流发生振荡而控制困难,是目前各国学者广泛研究的课题。针对LCL滤波并网逆变器的电流控制技术,从滤波器谐振现象及其抑制策略、电流准确跟踪控制以及电网适应性等方面分析并评述了现有的典型控制方案。最后,指出了LCL滤波并网逆变器电流控制需要进一步研究的问题。     

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。     

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。     

多并网逆变器与电网的谐波交互建模与分析

当越来越多的并网逆变器连接到电网的同一公共连接点时,逆变器与电网之间的谐波交互作用对系统的稳定可靠运行是一个潜在威胁。根据电路理论,首先对阻抗网络的谐波谐振产生机理进行分析。为建立更加逼近实际并网系统的逆变器输出阻抗模型,提出将死区效应和开关器件非理想特性考虑到模型中来增加其精确性,并以LCL型滤波器双闭环控制系统为例做详细的模型推导。利用提出的输出阻抗模型,对多个并网逆变器与电网组成的分布式阻抗网络进行建模及谐波交互分析。仿真结果验证了所提出建模方法和谐波交互分析方法的正确性和有效性。     

带LCL滤波器的并网逆变器单电流反馈控制策略

LCL滤波器广泛应用于并网逆变器系统中,其对高次谐波具有良好的衰减作用:但LCL滤波器为低阻尼三阶系统,容易发生谐振.传统的有源阻尼方法,通过对电容电流进行采样并反馈,能够抑制系统振荡,但增加了传感器数量.提出一种单电流反馈控制策略,其采用入网电流两次微分的反馈方法,增加了系统阻尼,从而有效地抑制LCL滤波器的谐振尖峰,保证系统的稳定性;同时其对系统参数不敏感,并且不增加额外的传感器,是一种低成本高可靠性的控制策略.文中推导该控制策略下的系统传递函数,并分析系统的稳定性.最后,通过仿真和实验,验证提出的控制策略的可行性与有效性.     

基于LCL型输出滤波器的多并网逆变器系统的反谐振、谐振机理分析

为有效、经济地减少开关谐波以满足日益严苛的并网条件,LCL型输出滤波器业已成为电压源型脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)逆变器的标准配置,但长导线、大漏感和电容器等所形成的复杂配电网环境对基于LCL型输出滤波器的多并网逆变器系统的反谐振、谐振问题影响极大,为此,建立单个、多个并网逆变器的系统模型;借助Bode图获取反谐振、谐振频率;分析不同配电网环境下,基于LCL型输出滤波器的多并网逆变器系统的交互作用。实测结果验证了理论分析的正确性。     

并网逆变器系统的谐振抑制研究综述

总结了并网逆变器系统谐振抑制方法的国内外研究现状。分别针对单机型和多机型两个类型进行综述。建立了并网逆变器系统等效模型,并据此分析了单机和多机并网系统的谐振机理;分析了各无源阻尼方法的阻尼特性、滤波特性以及损耗特性,指出了影响单电流闭环控制系统稳定性的因素,从系统降阶、串联滤波器以及状态反馈3种不同的谐振抑制思想总结了现有有源阻尼方法,并从系统性能方面分析了各有源阻尼方法的优点和不足。依据多机并网谐振机理归纳和探讨了谐波源消除法和阻抗重塑法的谐振抑制思路,指出两者均具有全局性的特点,并展望了多机并网系统谐振抑制的进一步研究方向。     

不平衡运行工况下并网逆变器的阻抗建模及稳定性分析

实际运行中,并网逆变器常工作在电网电压、电网阻抗和逆变器滤波电感均不平衡的复杂工况下。文中研究了在此复杂不平衡工况下并网逆变器的阻抗模型及其和电网互联系统稳定性分析策略。在并网逆变器公共耦合点电压不平衡和逆变器滤波电感不平衡运行工况下,推导了电压不平衡分量及滤波电感不平衡和各谐波分量之间的关系,建立了并网逆变器在正、负序坐标下的输出导纳模型,得出了导纳矩阵的解析表达式,并分析了正、负序及耦合导纳的特性。依据广义奈奎斯特判据和逆变器不平衡导纳表达式,给出并网逆变器在不平衡运行工况下也适用的阻抗稳定性运行判定方法。最后,对不平衡工况下所研究的系统稳定性判据的有效性进行了实验验证。     

具有自适应无功和谐波补偿功能的并网逆变器设计

针对电网的污染问题设计了太阳能光伏并网逆变器,实现向电网传递有功功率的同时对电网电流中的无功和谐波分量进行补偿,改善电网质量,使电网电流正弦化。基于自适应陷波滤波器ANF原理,介绍了一种适用于单相电路负载的无功和谐波电流提取的新方法。该方法能较为准确快速地检测出所需信号的幅值、相位和频率等信息,并且在负载变化时保持较快的响应速度。最后,在Matlab/Simulink环境下对该理论进行仿真,验证了该方法的可行性。     

单相LCL型并网逆变器新型谐波阻尼策略

LCL型并网逆变器对高频谐波的衰减效果显著,但对电网背景谐波电压和来源于指令信号谐波成分的抑制能力有限。为了提高入网电流对谐波干扰的抑制能力,在分析常规电流跟踪控制策略的基础上,提出一种直接控制入网电流的单相LCL型并网逆变器新型谐波阻尼策略。分析新型谐波阻尼策略中闭环参数对系统性能的影响,给出控制参数的设计方案。通过频域分析、仿真和实验结果表明,所提新型谐波阻尼策略可有效增强入网电流对电网背景谐波电压和来源于指令信号谐波成分的抑制能力,实现输出高品质入网电流的控制目标。     

LCL并网逆变器的单逆变器侧电流控制性能分析

对LCL滤波并网逆变器来说,单逆变器侧电流闭环控制实现较为方便,但是控制延迟导致系统仍存在欠阻尼谐振甚至不稳定。无源阻尼方法虽可实现优良的电流控制性能,但会导致额外的功率损耗;附加数字滤波器的有源阻尼方法具有改善系统稳定性的能力,但是数字滤波器在非谐振频率处的幅值以及相位特性影响控制性能。以无源阻尼方法下系统性能为基准,对比了已有的逆变器侧电流闭环控制有不同的谐振频率同控制频率的比值条件下的性能,结果表明在一拍采样与计算延迟下,已有的单逆变器侧电流闭环控制难以兼顾系统稳定性、动态特性以及鲁棒性,附加数字滤波器的有源阻尼方法具有较大的局限性。     

LCL滤波并网逆变器的控制策略

把LCL滤波器作为电压源型并网逆变器与电网的接口已受到广泛关注。与单电感L滤波器相比,利用电感值较小的LCL滤波器对入网电流的高次谐波具有显著的衰减效果,特别是在低开关频率的大功率并网逆变系统应用中更具明显优势,但是仅采用直接入网电流控制时,LCL滤波器接口的并网逆变器系统存在稳定性问题。该文采用电网侧电感电流和逆变侧电感电流双闭环控制策略对并网电流进行直接控制,电网侧电感电流作为外环更容易抑制并网电流的谐波因素,且可以直接控制入网电流的单位功率因数,采用逆变器侧电感电流作为内环可以增加系统阻尼,从而可抑制系统振荡,增加系统稳定性。对该方案进行系统建模,并深入分析了滤波器参数、控制器参数及系统稳定性之间的精确量化关系。仿真和实验结果表明,该控制策略既可有效抑制入网电流谐振和实现进网电流的高功率因数运行,同时又具有良好的稳态和动态性能。     

无阻尼LCL滤波并网逆变器的设计与实现

采用无源阻尼和有源阻尼抑制LCL滤波器谐振的方法会增加损耗或成本。为此,提出了一种数字控制无阻尼LCL滤波三相空间矢量脉宽调制(SVPWM)并网逆变器的设计方法,通过合适的参数设计即可实现系统的稳定运行。对该并网逆变器进行z域建模,给出了详细的系统设计步骤和实例,最后以1台15kVA无阻尼LCL滤波三相SVPWM并网逆变器为例进行了实验验证。实验结果表明,所设计的并网逆变器为稳定的系统,当负载突变时仍能保持系统的稳定运行。与有源阻尼方法相比,该并网逆变器无需增加电压传感器或电流传感器,从而降低了成本。与无源阻尼方法相比,该并网逆变器具有更高的效率和更低的电网电流总谐波畸变率(THD)。