考虑电网等效电感影响的LCL型逆变器谐振抑制方法

LCL滤波器在大容量、低开关频率的并网逆变器系统中已广泛应用,但LCL容易发生谐振,特别是在多逆变器并联的新能源电力系统中。本文推导了LCL谐振的公式,根据并网电流谐振时滤波器网侧电感与电网等效电感为串联的特性,结合LCL的结构,提出采用网侧电感电压一阶微分和入网电流的双闭环控制策略,在不增加传感器数量条件下,网侧电感电压一阶微分反馈内环增加了系统阻尼,有效抑制了LCL的谐振;电流外环实现了对入网电流的直接控制,可保证较高的功率因数,提高逆变器的利用效率。与电容电流反馈控制的仿真对比结果表明,该控制策略在逆变器并网的环境中有更好的抑制电流谐振的效果,实现对并网电流质量的改善。     

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。     

基于复合控制的LCL型并网逆变器研究

提出一种适用于LCL型并网逆变器含电容电流前馈和逆变输出电流反馈的控制策略,用来抑制并网逆变器LCL谐振,采用有源阻尼法比例谐振(PR)+重复控制(RC)来控制逆变输出电流从而间接控制并网电流以抑制电网电压波动,实现并网电流对电网电压的跟踪,提高功率因数。实验结果表明所提控制策略的可行性。     

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。     

电网电压不平衡及谐波状态下的并网逆变器控制策略

为了提高并网逆变器在电网电压不平衡及谐波状态下的适应能力,使其能够输出高质量的并网电流,需对传统并网逆变器控制策略进行改进。以αβ坐标系下LCL型并网逆变器模型为研究对象,提出一种基于准比例谐振(QPR)和电网电压前馈的控制策略。首先,分析了并网电流与其给定值和电网电压之间的关系,得出稳态误差及扰动分量产生的原因。然后,通过QPR控制策略来实现并网电流的无静差控制,引入电网电压前馈控制来抑制电网扰动对并网电流的直接影响。同时,为了提高传统锁相环在电网电压非理想情况下锁相精度及谐波抑制能力,对传统锁相环做进一步改进,以提高锁相环抗扰能力。最后,在Matlab/Simulink中进行仿真验证,仿真结果表明该控制策略能够在电网电压不平衡及谐波状态下得到高质量的并网电流,使逆变器能高效稳定运行,验证了该控制方法的有效性和正确性。     

LLCL滤波的单相光伏并网逆变器控制技术研究

采用新型LLCL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电感达到在开关频率处产生串联谐振,相比LCL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,可进一步减小总电感值。分析表明LCL滤波器双电流环控制同样适用于LLCL滤波器,并网电流外环采用带谐波补偿的准比例谐振(PR)控制器能够有效跟踪并网电流指令的同时可对特定次谐波进行补偿,但谐振控制器在谐振频率处存在180°相角跳变,随着谐波补偿的次数增加易导致系统不稳定。在准PR控制器之后增加一个超前校正环节,对谐振频率处进行相位补偿的同时能够提高系统的相位裕量,增强系统稳定性。此外,引入电网电压前馈控制增强系统对电网电压的抗干扰能力。仿真结果表明系统具有较好的稳态性能和抗干扰性能。     

单相微电网逆变器的并网/离网工作模式研究

单相微电网系统需要逆变器具有并网/离网双工作模式,针对工频变压器隔离型单级式单相逆变器研究了一种并网/离网双工作模式的控制策略。离网模式下采用基于准比例谐振(PR)控制器的电压外环和电感电流比例内环的双闭环控制策略,可有效控制输出电压。并网模式下利用锁相环(PLL)技术跟踪电网电压相位,采用准PR控制器实现并网电流控制。在建立单相逆变器闭环系统数学模型基础上,对逆变器在并网、离网模式及模式间平滑切换过程中的系统性能进行了分析,实验结果表明了理论分析和控制策略的正确性。     

功率前馈的准Z源光伏并网逆变器Quasi-PR控制

为了加快准Z源光伏并网逆变器的动态响应,避免电网电压矢量定向控制策略需解耦控制和多次坐标变换的不足,同时提高并网电流控制器对电网频率偏移的适应范围,将功率前馈及准比例谐振控制引入准Z源光伏并网系统中。在两相静止坐标下,将功率前馈、准比例谐振控制与直通分段空间矢量脉宽调制(SVPWM)相结合,设计了并网系统的完整控制策略。在Matlab/Simulink中搭建了系统仿真模型,并与传统控制进行对比分析。仿真结果表明:当外界环境发生变化时,采用功率前馈的准比例谐振控制策略能使系统较快地过渡到另一个稳态,且可实现对给定值的无静差跟踪控制,抗电网频率偏移能力强。     

基于电网电压全前馈的七电平光伏并网系统

针对传统单相多电平光伏并网逆变器输出电流谐波畸变率高的缺点,提出一种基于电网电压全前馈的七电平光伏并网系统。该七电平逆变器是由boost电路及正激电路组成的DC/DC变换电路、全桥逆变器、辅助回路和电感-电容-电感(LCL)滤波器级联而成。其中,LCL滤波器滤除由脉宽调制(PWM)造成的高次谐波,从而减小并网电流的谐波含量。同时采用电容电流内环来抑制LCL产生的谐振,提高稳定性。此外,为防止由电网电压谐波造成系统振荡,引入电网电压全前馈控制策略。仿真结果证明该系统能有效地提高输出电流质量,消除电网电压对并网电流的影响,并使并网电流始终保持与电网电压同频同相。     

基于卡尔曼滤波的LCL并网逆变器有源阻尼策略

提出利用卡尔曼滤波(Kalman filter)观测器对LCL滤波器的参数进行精确的在线估计的方法。根据LCL滤波器的状态方程设计卡尔曼滤波器,通过检测电网电压、逆变器侧电感电流以及将调制波经过逆变桥增益得到的逆变器输出电压送入卡尔曼滤波器估算出系统的状态量。通过卡尔曼滤波器估算出逆变器侧电感电流、并网电流以及电容电压。将逆变器侧电感电流与并网电流作差得到电容电流,将得到的电容电流与并网电流送入电流控制器,最终实现了有源阻尼与电网电压前馈的并网电流直接控制策略。     

电网电压谐波畸变条件下并网逆变器的控制策略研究

为了提高电网电压畸变条件下分布式发电系统的适应能力,实现逆变器输出电流的高质量并网,需要改进其传统控制策略。首先,建立三相LCL型并网逆变器的等效数学模型,分析电网背景谐波影响入网电流的机理。然后,提出一种基于PMCI(比例多复数积分)控制器和改进电网电压前馈的有源阻尼控制策略。通过PMCI控制器实现对基波电流的无静差跟踪和对谐波的有效补偿,引入电网电压前馈提高整个控制系统对电网电压扰动的响应速度,同时滤除部分谐波。最后,在MATLAB/Simulink中搭建逆变器的控制模型,仿真结果显示电网电压谐波畸变条件下,所提出的控制策略能够有效削弱电网背景谐波对入网电流的影响,证明了该控制策略的可行性与有效性。     

基于多台光伏逆变器的谐波补偿控制策略研究

为消除电网背景谐波电压和指令信号中谐波成分对多台光伏逆变器并网电流的影响,提出一种基于基波准比例谐振环并联特定谐波补偿环的复合比例谐振控制策略。在多台逆变器并网闭环模型基础上,采用波特图分析法对比了前馈控制与复合比例谐振控制对多逆变器并网电流品质的影响。研究结果表明:复合比例谐振控制策略能更好地对基频处正弦指令信号实行无差跟踪,同时增强系统在3,5,7次谐波频率处对入网电流的抗干扰能力。仿真和实验结果验证了该策略的正确性与有效性。     

针对并网型飞轮储能系统的双电流闭环比例谐振控制

文章提出一种适用于飞轮储能系统并网的双电流闭环控制方法。在电网侧及飞轮侧控制系统中同时引入比例谐振控制器,避免了比例积分（proportional integral,PI）控制器跟踪正弦电流存在稳态误差的缺点,提高了系统的稳定性及电网电能质量。同时,采用电容电流内环反馈控制抑制LCL滤波器的谐振尖峰,提高进网功率因数。在充电阶段,电网侧变换器采用电压外环控制方式,飞轮侧变换器采用转速外环控制方式;在待机及并网运行阶段,电网侧变换器采用电网侧电流外环电容电流内环的控制策略,飞轮侧变换器采用直流母线电压外环电流内环的控制策略,以稳定直流母线电压。采用广义根轨迹法对电网侧控制器参数进行设计。搭建了飞轮储能系统并网控制模型,仿真结果验证了文章控制策略的有效性。     

基于准比例谐振双闭环控制的电网模拟器逆变侧设计

针对电网模拟器逆变侧控制,传统的比例积分控制对给定电压的跟踪存在静差值、延时和振荡等问题,提出电网模拟器逆变侧电流内环、电压外环均采用准比例谐振(QPR)控制。选用了合适的电网模拟器结构,建立了单相逆变器的数学模型,采用LC滤波器,设计了QPR双闭环控制器。仿真对比传统比例积分控制,验证了准比例谐振控制器能有效的提高系统对指令电压的跟踪能力和输出电压的稳定性。基于控制器硬件在环测试(CHIL)技术搭建了电网模拟器实验平台并进行实验,验证了该控制策略的可行性。     

LCL滤波器的单相光伏并网控制策略

单相光伏并网发电系统采用LCL滤波器有利于抑制高频开关谐波电流进入电网,但是LCL滤波器增加了系统的阶数,增大了系统稳定性的设计难度。直流侧电压外环、网侧电流内环的双环控制策略适用于采用L或者LC滤波器的单相光伏并网发电系统,但不利于基于LCL滤波器系统的稳定性。提出一种电压环、功率环和电容电流环的并网控制策略,电压环稳定并网逆变器直流侧电容两端的电压,功率环调节光伏并网发电的功率因数,功率环和电容电流环共同提高系统的稳定性和抑制LCL滤波器引起的谐振尖峰。推导了系统的闭环传递函数,分析了控制参数对系统闭环极点分布和稳定性的影响。仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性。     

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。     

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。     

LCL并网逆变器新型电流双闭环控制策略研究

提出了一种新型的LCL型并网逆变器电流双闭环控制策略。内环采用电容电流反馈增加LCL并网逆变器系统阻尼,以抑制LCL输出滤波器带来的高频谐振问题;外环采用重复PR复合控制策略实现对并网电流的高性能控制,以抑制电网电压波动和非线性负载对并网电流的影响,实现对基频信号的无静差控制和高功率因数并网。在此理论分析的基础上研究了控制系统的稳定性,提出LCL并网逆变器电流双闭环控制器优化设计方案。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。     

LCL并网逆变器新型电流双闭环控制策略研究

提出了一种新型的LCL型并网逆变器电流双闭环控制策略。内环采用电容电流反馈增加LCL并网逆变器系统阻尼,以抑制LCL输出滤波器带来的高频谐振问题;外环采用重复PR复合控制策略实现对并网电流的高性能控制,以抑制电网电压波动和非线性负载对并网电流的影响,实现对基频信号的无静差控制和高功率因数并网。在此理论分析的基础上研究了控制系统的稳定性,提出LCL并网逆变器电流双闭环控制器优化设计方案。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。     

弱电网下LCL逆变器阻尼谐振抑制与功率快速调节方法

位于电网末梢或偏远地区的新能源发电弱电网中,大量本地阻感性负荷的接入会引起电网阻抗变化与频率偏移及电压波动,进而影响LCL逆变器自身谐振尖峰抑制及其输出有功与无功动态调节过程。对此,提出了一种LCL逆变器阻尼谐振抑制与功率快速调节方法,包括鲁棒并网电流反馈有源阻尼控制、同步参考系准比例积分控制及功率快速调节。提出的鲁棒并网电流反馈有源阻尼控制增强了系统阻尼特性,抑制了LCL谐振尖峰;光伏能量功率前馈和负载无功快速检测可实现LCL逆变器的有功功率快速调节与电压无功紧急支撑功能;同步参考系准比例积分控制可降低电网基波频率偏移对系统稳定性的影响,增强了系统整体鲁棒性。通过深入分析控制系统动态响应和稳定性,给出了控制参数优化设计方法。最后,仿真及实验结果验证了所提控制策略的可行性。