三相并网逆变器LCL滤波器的研究及新型有源阻尼控制

相比较传统的L型滤波器,LCL滤波器以其较低的成本和更好的高次滤波衰减能力适合应用于大功率场合下的三相并网逆变器。文章详细分析了根据逆变器电压电流传感器安装位置不同导致网侧等效阻抗的变化以及对并网逆变器采用不同电流控制方式时的系统稳定性。针对LCL滤波器本身存在的谐振问题以及传统的增加滤波器无源阻尼电阻会带来系统额外的功率损耗,降低变流器效率等缺点,文章通过建立基于LCL滤波器滤波电容串联和并联阻尼电阻的系统控制模型,构建系统传递函数并利用系统传函等效原则,选择滤波电容电压前馈分别实现基于有源虚拟阻尼电阻串联和并联的LCL滤波器系统控制方案,给出前馈系数计算方法。最后通过仿真和实验验证了采用基于有源虚拟阻尼电阻并联LCL滤波的三相并网逆变器控制策略,仿真和实验结果表明在不增加系统额外功率损耗的同时,逆变器并网电流工作稳定且谐波含量低。     

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。     

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。     

微网蓄电池储能系统滤波及并网控制策略

针对微网中蓄电池储能系统充放电时谐波含量较高情况,在DC/DC与DC/AC变流器之间加入LC滤波器滤除低次谐波,在DC/AC变流器与电网之间加入LCL滤波器抑制高次谐波;并在传统PQ控制基础上以逆变器侧电感电流和网侧电感电流加权值作为内环电流控制信号,降低了解耦分量的纹波含量,减小了储能系统的电压源特性和LCL滤波器阻抗特性对滤波效果和电压波形的影响,提高了控制精度和响应速度;通过隔离变压器调节逆变器输出电压,保证并网电压的稳定。构建仿真模型仿真验证了双层滤波结构和改进控制策略可有效提高蓄电池储能系统的电能质量。     

基于谐波频谱的LCL滤波器设计

此处研究了基于谐波频谱的LCL滤波器设计。针对LCL滤波三相并网逆变器,给出采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法控制的逆变桥桥臂电压输出谐波。依据EMI滤波器设计的方法,研究谐波频谱与谐振频率之间的关系,得出LCL滤波器的谐振频率。在此基础上,设计出满足并网要求且总电感量最小的LCL滤波器。最后通过三相并网逆变器的实验装置给出了LCL滤波器设计方案的实验效果。     

单相LCL并网逆变器电流控制综述

并网逆变器采用LCL滤波器方式的高频滤波效果优于单电感滤波器,但是由于电容支路的引入,将明显增加控制难度.就采用LCL滤波器的并网逆变器基本控制策略而言,可以大体分为三种:采用逆变器侧电感电流反馈的间接电流控制策略,采用电网侧电感电流反馈的直接电流控制策略,以及采用部分逆变器侧电感电流和部分电网侧电感电流反馈的混合控制...     

采用LCL滤波器并网的交流电子负载

针对在交流电子负载采用传统L滤波器并网时开关频率附近的高次谐波衰减的不足提出了采用LCL滤波器并网,为减少LCL滤波器对系统稳定性的影响,对LCL滤波器自身存在谐振问题进行分析,深入研究了采用LCL滤波器的并网变换器电流控制策略,在检测网侧电流的电流环中引入滤波电容电流反馈的控制算法代替阻尼电阻的作用,可以改变系统极点分布,有效地抑制谐振,增加系统的稳定性,并研究了系统稳定时控制参数需满足的条件。仿真及实验结果表明,采用LCL滤波器并网时可以有效减少交流电子负载并网输出电流的高次谐波含量,而引入滤波电容电流反馈控制策略是一种简单、可行抑制LCL谐振的方法。     

PWM逆变器中新型共磁芯滤波器的设计与应用

LCL无源滤波器常与逆变器串联用来抑制逆变器产生的开关频率附近的高次电流谐波。为了降低无源滤波器的成本和体积,提出一种新型的应用于LCL滤波器的共磁芯电感,即网侧电感与逆变器侧电感共用1个磁芯。这种结构的滤波电感与独立结构的LCL滤波电感相比体积更小、成本更低且具有较好的滤波效果。理论推导与仿真实验结果验证了新型滤波电感的有效性。     

基于LCL参数优化的新能源微电网并网逆变器控制方法

由于谐振尖峰的存在,谐波抑制效果差,从而影响并网逆变器输出的电能质量。针对此问题,提出基于LCL参数优化的新能源微电网并网逆变器控制方法。首先建立新能源微电网并网逆变器数学模型;设置LCL滤波器总电感、滤波电容和谐振频率3个参数,以此优化LCL滤波器滤波性能;最后结合有源阻尼法和无源阻尼法,提出基于LCL滤波器的并网逆变器协同控制策略。结果表明:所提方法应用下,THD仅为0.51%,要远远小于单一有源阻尼法和单一无源阻尼法的控制效果,说明本方法能有效消除LCL滤波器的高频谐振尖峰,降低并网电流总谐波畸变率,提高电能质量。     

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。     

基于动态滑模控制的并网逆变器控制策略

为了使三相LCL并网逆变器输出较理想的电压、电流,提高逆变器的运行性能,根据逆变器在d/q两相同步旋转坐标系中的数学模型,提出了电流内环的动态滑模控制策略。直接功率外环为电流内环提供参考电流。为消弱抖振问题,电流内环采用动态滑模控制。最后经PSCAD软件仿真验证了该控制策略的正确性和可行性,并且该方法能保证三相LCL并网逆变器在单位功率因数运行,具有应用参考价值。     

基于LCL滤波器的并网逆变器控制策略研究

针对基于LCL滤波器的三相并网逆变系统,首先给出了三相并网逆变器的数学模型,同时分析了LCL滤波器参数设计的限制条件以及步骤,然后在分析传统电容电流反馈有源阻尼法的基础上,以进一步减少系统传感器为目的,提出了一种并网电流反馈及电网电压前馈的控制策略。最后,为了验证提出的控制策略的有效性和可行性,搭建了基于Matlab/Simulink的仿真模型并进行仿真,仿真结果表明:该控制策略不仅可以使系统获得高质量的并网电流,并且能减少传感器的数量,节约了系统成本。     

基于三相Z源并网逆变器的间接单周控制策略

提出一种基于三相Z源网络的间接单周控制方式,解决常规控制方式所带来的系统复杂与响应速度慢的缺点。结合Z源阻抗网络中输入输出关系,建立三相Z源并网逆变器状态平均方程数学模型,运用单周控制原理推导控制方程,以实现单位功率因数并网。仿真结果表明,基于单周控制的三相Z源并网逆变器能在单个工频周期内(0.02s)实现单位功率因数并网,其输出电流谐波畸变率小于1%,且输出几乎不受输入电压波动的影响。与传统Z源并网逆变器比较,基于单周控制的间接电流控制方式能在没有电流采样环节的情况下快速实现单位功率因数并网,具有动态响应快、稳定性较强、鲁棒性较优的特点。     

基于电容电压反馈的直驱风力发电变流器控制

在兆瓦级直驱型风力发电系统中,并网变流器控制是实现电能回馈电网的重要环节.针对采用LCL型滤波器结构的风力发电并网变流器在谐振频率附近的不稳定性、选择基于电容电压超前校正结合电网电压电流双前馈补偿间接控制变流器并网输出电流的控制策略.实验结果证明,采用该控制策略可以有效实现并网变流器稳定运行.抑制网侧输出电流谐波,同时具有较好的动静态性能.     

LCL滤波的三相并网逆变器电流双环控制策略

对于LCL滤波的三相并网型逆变器系统,电网电压畸变会增加网侧电流总谐波。针对该问题,分析了传统逆变侧电流单环控制策略无法有效抑制电网电压畸变对网侧电流的影响。为了增加网侧电流对电网电压畸变的抗扰性,提出了电流双环的控制策略。内环通过PI控制器实现对逆变侧电流的控制,外环通过PI+PR的控制方案完成对网侧电流的控制。通过推导系统的输出导纳的频率响应,分析了在提出方案下,网侧电流能够更有效地抑制网侧电压畸变的影响。仿真以及100kW样机的实验结果验证了该控制策略的有效性。     

两相静止坐标系下并网逆变器的自抗扰控制

针对三相并网逆变器入网电流控制中存在的电网不确定扰动、系统在dq坐标系下存在耦合以及传统控制器设计依赖精确数学模型等问题,提出了一种基于两相静止坐标系下的线性自抗扰控制(LADRC)策略,以T型三电平LCL并网逆变器为被控对象,设计了三阶线性自抗扰控制器。通过系统的等效传递函数,详细分析了逆变系统的稳定性以及抗扰性,并通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。结果表明,所设计的控制策略能够提高T型三电平LCL并网逆变器的稳定性和抗扰性,实现了对入网电流的良好控制,其总谐波失真控制在2.2%。同时采用的“带宽化”参数整定方法,物理意义明确,参数调节简便,具有较高的工程应用价值。     

基于LCL滤波器的光伏并网逆变器控制策略

在并网逆变器中引入LCL滤波器取代单个电感滤波器.并针对采用LCL滤波器对并网逆变器系统带来的不稳定性,分别对比了以并网电流作为反馈变量和逆变器侧电流作为反馈变量的电流内环控制方法,提出了基于桥臂输出电流闭环与电压外环的双环控制策略.由于以并网电流为反馈变量的控制系统为三阶系统,所提控制系统稳定性和鲁棒性较好.搭建了三...     

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。     

非理想电网下三相LCL滤波并网逆变器对称电流控制

非理想电网包括电网存在不平衡、谐波畸变、频率变化等情况,在非理想电网下,三相电网中除正序分量外还含有一定量的负序、零序以及谐波分量。一方面,电网负序分量会使得d轴上含有2倍工频的脉动,从而导致锁相环锁相失准,虽然通过增加适当的滤波器可以滤除脉动量、提高锁相精度,但难以同时保证较好的频率适应性;另一方面,电网的负序及谐波分量易导致进网电流不对称且谐波含量增大,污染电网。针对上述问题提出了采用变采样周期锁相环(VSP-PLL)和电网负序电压前馈的方案,并结合逆变侧电流反馈控制以实现对称电流控制,最后,在一台5 k W三相LCL滤波并网逆变器样机上进行了实验验证。实验结果证明了方案的有效性。