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。     

电网不平衡条件下LCL滤波并网变换器控制

LCL滤波器由于具有滤波特性好、体积小的优势,被广泛应用于并网变换器中。但其电容支路极易产生谐振,为抑制谐振尖峰,本文采用反馈电容电流的方法,提高系统阻尼系数,并提出在反馈回路中增加比例调节器,不仅能够控制反馈深度,而且使得调节器的设计相对独立。同时在αβ坐标系下,采用比例谐振调节器对不平衡电网下LCL并网系统进行控制。然后根据根轨迹原理,对比例谐振调节器参数、比例调节器参数以及LCL滤波器参数之间的关系进行了分析,并通过选定合适的闭环极点确定调节器参数。最后搭建容量为3.5 k V·A并网变换器实验平台,验证了文中所提理论及设计方法的合理性和可行性。     

不平衡及畸变电网下并网变流器的比例多谐振电流控制

针对不平衡及畸变电网电压影响并网变流器控制性能的问题,采用比例多谐振调节器对变流器的电流环进行控制。在建立两相静止坐标系下变流器数学模型的基础上,给出一种采用直流电压外环、电流内环的双环控制结构,电流内环选择比例多谐振调节器实现了对基波电流的跟踪和对畸变电网电压扰动的抑制。针对含有LCL型滤波器的变流器中滤波器以及比例多谐振调节器阶数高、参数设计困难的问题,基于离散域根轨迹分析,提出了比例多谐振调节器参数设计的方法。通过分析谐振调节器参数对系统闭环极点的影响,设计了电流环的控制参数,该参数可使系统在滤波器及电网频率变化时仍然具有较好的鲁棒性。在RT-LAB硬件在环实验平台上,验证了电流控制方法的可行性,以及所提比例多谐振调节器参数设计方法的正确性。     

基于多PR控制的并网逆变器设计与参数整定

在LCL型三相并网逆变器的应用中,电流控制器的结构和参数对系统的性能和输出电流质量非常重要。采用电容电流内环、并网电流外环的双闭环控制策略,在并网电流外环中应用并联多谐振的PR控制器,达到无稳态误差跟踪并网电流基波,减小输出电流中谐波的目的。针对控制系统阶次高,参数设计复杂的问题,采用根轨迹理论分析了双闭环控制器参数对极点的影响,并在此基础上设计控制器参数,从而保证系统有较好的稳定性和动态性能。通过仿真验证了该控制策略和参数整定方法的有效性。     

基于有源阻尼的并网逆变器多谐振PR控制

由于LCL滤波器对电流高频谐波有较好的滤除效果,被越来越多地用于逆变器并网。针对LCL型并网逆变器固有的控制谐振和并网电流低频谐波含量高的问题,提出一种基于有源阻尼的多谐振比例谐振(PR)控制器,在保证稳定性的前提下,实现对输出电流中特定频率谐波的抑制。理论分析、仿真和实验结果证明所提控制算法能在保证并网逆变器稳定运行的同时,明显降低输出电流中的低频谐波含量,达到提高并网逆变器输出电流电能质量的目的。     

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。     

LCL型三相光伏并网逆变器新型控制策略研究

LCL滤波型并网逆变器是高阶多变量控制系统,传统并网电流单一控制方法,不能确保系统稳定性良好的同时又较好的改善并网电流质量。为此提出了一种基于LCL型并网逆变器的新型复合电流控制技术。文中详细分析了LCL滤波器的特点,其在谐振频率处存在谐振尖峰,通过在电流环中增加陷波器的方法实现了LCL滤波器的有源阻尼,提高系统稳定性的同时又不需要额外增加传感器;并网电流调节器将重复控制(RC)和准比例谐振控制(QPR)有机结合,提高了系统的动态响应速度,且降低本地非线性负载扰动和电网电压频率波动对并网电流质量造成的影响,实现对基频信号的无静差跟踪控制和单位功率因数并网。通过Matlab/Simulink仿真测试,验证了陷波器有源阻尼及重复准PR复合控制策略的正确性和有效性。     

基于准PR调节器电流双闭环LCL三相并网逆变器控制

复杂的电网工况下,研究高效的并网逆变器控制方法具有重要的实用价值。提出了αβ静止坐标系下基于准PR(比例谐振)调节器电流双闭环LCL三相并网逆变器控制策略,与传统的dq坐标系下PI(比例积分)控制相比,响应快速、系统稳定且能单位功率因数运行,在电网故障情况下具有很好的鲁棒性。电容电流内环反馈控制能够抑制LCL滤波器在谐振频率处的谐振尖峰;基于静止坐标系并网电流外环控制无需对电流分量进行解耦,其控制算法简单,准PR控制基波频率处增益有限,不会造成系统不稳定,且具有抵抗电网频率波动的能力。仿真结果证明了提出的控制策略的优越性,并验证了其有效性。     

光伏并网逆变器LCL陷波校正滤波器

为了抑制LCL滤波器的谐振,提高光伏并网逆变器的输出性能,介绍了一种基于陷波校正法的光伏并网逆变器输出滤波控制方案,将陷波校正法和超前/滞后环节引入LCL滤波器,给出了LCL滤波器的设计参数。系统仿真和实验结果表明,这种滤波方案有效抵消了LCL滤波器的正谐振峰,有效地滤除了逆变器输出电流的高次谐波,改善了电流波形的质量,提高了光伏并网逆变器的输出效率。     

弱电网条件下基于稳定域和谐波交互的并网逆变器LCL参数设计

弱电网下的并网逆变器LCL滤波器谐振频率对于系统稳定性和并网电流质量的影响至关重要。为了选择合适的谐振频率,首先在s域中建立谐振稳定域判据。其次,考虑2个因素对谐振频率设计的影响:一是电网阻抗和滤波器电感的变化,采用基于几何平均法的LCL谐振频率设计方案可以适应这种宽范围变化;二是背景谐波,通过分析多个频率间的交互作用对并网电流的显著影响,推导子稳定域判据,进而得出优选的LCL谐振频率值。其次,结合桥臂侧最大电流纹波方程,建立一种简单且鲁棒性强的LCL滤波器参数计算方案。最后,基于RT-LAB对所提出的LCL参数设计方法进行实验验证,证明理论分析的正确性。     

不对称电网电压条件下三相并网型逆变器的控制

介绍了一种用于三相并网型逆变器的新型电流控制器,即比例谐振电流调节器(PR)。不平衡电网电压条件下,该电流调节器可直接在两相静止坐标中对输出电流进行调节,无需进行正、负序分解便可直接对输出电流的正、负序分量控制。在一台容量为1.5kVA的并网逆变器实验样机上,分别对传统单个PI调节器、双dq、PI调节器和PR调节器进行了对比验证,实验结果证明了所提PR电流控制方案可改善三相并网逆变器系统的动态性能,提高系统的不对称故障穿越能力。     

单相并联逆变器的并网和孤岛控制策略

基于并网和孤岛控制原理,研究了两台逆变器并联系统的并网和孤岛控制策略。在并网运行时采用电流闭环控制,通过准PR调节器实现零稳态误差调节;在孤岛运行模式时采用下垂控制和虚拟电感实现功率均分和环流抑制目标,并在下垂控制基础上提出了一种混合滤波器平均功率提取方法。仿真结果表明,在孤岛运行模式下,与传统提取方法相比,采用混合滤波器平均功率提取方法能够有效抑制功率振荡,提高系统电能质量。     

LCL滤波并网逆变器的进网电流相位矫正技术

文中分析了LCL滤波并网逆变器系统的稳定性。该并网逆变器采用逆变器侧电感电流作为反馈量,并采用电网电压前馈控制策略,由劳斯判据得到该系统恒稳定的结论。由闭环系统的传递函数确定了电压前馈系数的大小,并根据闭环系统的根轨迹设计了电流环的控制参数。分析了该闭环系统并网功率因数小于1的原因,为克服这一缺点,提出了进网电流相位矫正技术。该技术根据进网电流与电网电压之间的相位差调节电流环基准值的频率,最终使进网电流与电网电压同相位,并网功率因数等于1。进网电流相位矫正技术不会影响原有系统的稳定性。仿真结果验证了该策略的有效性。     

基于盖尔圆定理的三相并网逆变器系统稳定判据及稳定性分析

随着愈来愈多的并网逆变器接入电网,逆变器与电网之间的阻抗交互作用对系统的稳定可靠运行是一个潜在威胁。为此,开展对并网逆变器接入电网的稳定性研究具有重要的意义。建立了在dq坐标系下的三相LCL型并网逆变器小信号阻抗模型。该模型考虑了锁相环和电流环补偿因素对逆变器阻抗特性的影响,提高了模型的精度。在此基础上,对系统的稳定性进行理论分析,系统的稳定性判定具有重要的工程指导意义。为解决传统广义Nyquist稳定判据所需计算量较大、使用困难的问题,提出了一种基于盖尔圆定理的系统稳定性判据,在保证系统稳定的同时大幅降低了计算量,可以作为一种实用的系统稳定区域估算方法。仿真和实验结果与理论分析一致,验证了所提方法的正确性。     

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。     

考虑锁相环影响的多逆变器并联接入弱电网稳定性分析

锁相环在经逆变器并联接入电网时,对确保并网电流与电压保持同步有着至关重要的作用.且在弱电网下电力电子设备的自身动态及其与电网的相互作用明显引发复杂的稳定性问题.文中从多逆变器并网的控制系统出发,建立了计及锁相环、电流调节器等控制环节影响的阻抗分析模型,考虑了各个逆变器对其它逆变器及其与交流电网之间的相互影响,提出了多组逆变器并网的阻抗稳定性判据.分析了随着电网强度、锁相环参数及逆变器数目的 变化对系统稳定裕量的影响,并根据所得稳定性判据给出了不同电网强度下可以并联的最大逆变器数目,最后在PSCAD上搭建多个逆变器并联接入弱电网的模型,验证了所得结果的正确性.     

三相T型滤波并网逆变电源的网侧电流直接控制技术

并网逆变电源是新能源分布式发电、微型电网系统中的关键装置。为了利用较小的电感量就能获得低谐波含量的高质量馈网电流,通常在逆变电源与电网之间接入T型滤波器,然而,T型滤波网络为三阶无阻尼系统,易发生谐振。本文提出了基于同步旋转坐标系下的网侧电流反馈作为外环和基于同步旋转坐标的电容电流反馈作为内环的网侧电流直接控制策略,对...     

单相光伏并网逆变器电流控制方法研究及分析

针对并网逆变器的电流控制方法进行了分析研究,通过分析,采用了一种带电网电压前馈和准PR控制的双电流环控制方法,并就其关键的比例谐振控制（ＰＲ）进行了理论分析和参数设计。为分析该方法对抑制谐波,改善电能质量的作用,建立了并网逆变器控制系统仿真模型,并通过仿真试验,分别研究了在电网正常、电网电压突变、电网含低次谐波3种情况下比例积分（ＰＩ）控制和PR控制方法的控制效果,对于研制单相光伏并网逆变器控制系统具有一定参考价值。