基于LCL滤波器的逆变器的双闭环控制

LCL滤波三电平并网逆变器有源阻尼控制关键字：LCL滤波三电平逆变器1 引言随着能源枯竭和环境污染问题的曰益严峻，各国对绿色能源的渴求越来越紧迫，使得光伏并网系统得到了空前发展。

并网逆变器作为连接电池板与电网的核心设备，不仅要完成直流到交流的电能转换，而且要满足各电网公司对并网电能质量提出的要求，其中对电流谐波分量及总谐波畸变率的规定相对严苛。

然而，并网逆变器通常采用高频PWM的电流源控制，会导致并网电流中含有高次谐波。

由于LCL滤波器较L滤波器对高频谐波有更好的衰减特性，因此在光伏并网系统中得到广泛应用。

2 原理与设计2．1 LCL滤波三电平并网逆变器图1为基于LCL滤波的二极管箝位型三电平并网逆变器拓扑结构。

由于在桥臂相电压中含有3个电平，故可输出比传统两电平拓扑更平滑的线电压波形，从而在相同滤波电感量下可得到谐波含量更小的并网电流。

在三电平并网逆变器拓扑中，逆变桥通过LCL滤波器连接到电网，使高频谐波分量衰减更快，进一步改善并网电流质量。

2．2 LCL滤波器有源阻尼控制根据理论分析，可得网侧电流与逆变器桥臂电压函数关系的波特图见图2。

LCL滤波器参数：Ls=1．5 mH，Lt=2 mH，C=25μF；L滤波器参数：L=3．5 mH。

可见，LCL滤波器较L滤波器有更好的高频衰减特性，但却存在谐振问题，会使谐振点附近谐波含量增加，严重时将造成系统不稳定。

为了抑制LCL滤波器的谐振，在工程中通常给电容支路上串联或并联一定值的电阻，利用电阻的阻尼作用来稳定系统。

这种方法简单可靠，不用改变算法，但由于阻尼电阻损耗的存在，会使系统效率有所下降。

另一种方法是通过算法来抑制谐振的有源阻尼控制，如在控制闭环中采用虚拟电阻、超前滞后环节、双带通滤波器、电容支路电压高频分量、遗传算法、虚拟阻尼功率等方法亦可达到抑制效果，并且不会引起系统额外的损耗。

由于虚拟电阻有源阻尼控制法物理意义明确，易于实现，因此得到了一些应用。

逆变器双闭环控制的限幅问题一、概述逆变器是一种将直流电转换为交流电的电气设备，广泛应用于风电、光伏发电等领域。

在逆变器的控制过程中，双闭环控制是一种有效的控制策略，能够提高系统的稳定性和响应速度。

然而，在实际应用中，双闭环控制却面临着限幅问题，该问题不仅会影响逆变器的控制性能，还会导致系统不稳定甚至损坏设备。

解决逆变器双闭环控制的限幅问题对于提高系统的稳定性和可靠性至关重要。

二、逆变器双闭环控制原理逆变器双闭环控制是基于内外环控制的控制策略，内环控制主要是控制逆变器的输出电流或电压，外环控制则是控制输出电压或频率。

双闭环控制能够自动调节逆变器的输出电流或电压以及输出电压或频率，从而实现系统的稳定运行和优化性能。

然而，双闭环控制中存在限幅问题，即在控制过程中输出电流或电压受到一定范围的限制，超出限制范围将会出现问题。

三、逆变器双闭环控制的限幅问题分析1. 输出电流或电压限幅问题：在逆变器的双闭环控制过程中，输出电流或电压可能会受到一定范围的限制，当输出电流或电压超出限制范围时，系统容易出现过载、失稳等问题，从而影响系统的运行和性能。

2. 输出电压或频率限幅问题：双闭环控制中外环控制通常是控制输出电压或频率，当输出电压或频率超出限制范围时，系统可能会出现过压、过频等问题，进而影响逆变器和整个系统的安全运行。

四、解决逆变器双闭环控制的限幅问题的方法1. 设计合理的控制策略：针对逆变器双闭环控制中存在的限幅问题，可通过设计合理的控制策略来解决。

可以采用多级控制结构、合理的参数调节等手段，提高系统的稳定性和控制精度。

2. 优化控制算法：优化控制算法是解决逆变器双闭环控制限幅问题的重要手段，通过改进现有的控制算法或引入新的控制算法，能够更好地应对限幅问题，提高系统的控制性能。

3. 引入限幅保护机制：在逆变器的双闭环控制中引入限幅保护机制，能够及时发现并处理输出电流或电压超出限制范围的情况，有效地保护逆变器和整个系统不受损坏。

三相并网逆变器LCL滤波特性分析及控制研究一、概述随着可再生能源的快速发展，三相并网逆变器在分布式发电系统中扮演着越来越重要的角色。

由于并网逆变器产生的谐波会对电网造成污染，影响电能质量，滤波器的设计成为了一个关键问题。

LCL滤波器以其良好的滤波效果和较小的体积优势，在三相并网逆变器中得到了广泛应用。

LCL滤波器由电感、电容和电感组成，其特性分析对于优化滤波效果、提高电能质量具有重要意义。

本文将对三相并网逆变器LCL滤波器的滤波特性进行深入分析，包括其频率特性、阻抗特性等，以揭示其滤波机理和影响因素。

为了充分发挥LCL滤波器的优势，对逆变器的控制策略进行研究也是必不可少的。

本文将对三相并网逆变器的控制策略进行探讨，包括传统的PI控制、无差拍控制以及基于现代控制理论的先进控制策略等。

通过对不同控制策略的比较和分析，旨在找到最适合LCL滤波器的控制方法，以提高并网逆变器的性能和稳定性。

本文旨在通过对三相并网逆变器LCL滤波特性的分析和控制研究，为优化滤波效果、提高电能质量提供理论支持和实践指导。

这不仅有助于推动可再生能源的发展，也为电力电子技术的创新和应用提供了新的思路和方法。

1. 研究背景和意义随着可再生能源的快速发展和智能电网建设的深入推进，三相并网逆变器作为新能源发电系统与电网之间的关键接口设备，其性能与稳定性对于电力系统的安全、高效运行至关重要。

在实际应用中，并网逆变器产生的谐波会对电网造成污染，影响电能质量。

为了降低谐波污染，提高电能质量，LCL滤波器因其良好的滤波性能被广泛应用于三相并网逆变器中。

LCL滤波器作为一种典型的无源滤波器，能够有效地抑制并网逆变器产生的高频谐波，降低其对电网的污染。

LCL滤波器的引入也给并网逆变器的控制系统带来了新的挑战。

一方面，LCL滤波器的参数设计需要综合考虑滤波效果和系统稳定性另一方面，由于LCL滤波器固有的谐振特性，如果不加以控制，很容易引发系统振荡，影响逆变器的正常运行。

lcl型逆变器电容电流闭环概述及解释说明1. 引言1.1 概述LCL型逆变器是一种常用于电力转换系统中的重要设备。

它具有高效能、快速响应和良好的波形质量等优点，在可再生能源领域得到广泛应用。

然而，LCL 型逆变器在运行过程中存在着电容电流不稳定的问题，这对其性能和安全性都会造成一定影响。

因此，为了保证逆变器的正常工作和系统稳定运行，必须采取合适的控制方法来解决这个问题。

1.2 文章结构本文将围绕着LCL型逆变器电容电流闭环展开研究与分析。

文章主要分为三个部分进行阐述：引言、LCL型逆变器电容电流闭环以及解释说明。

引言部分将对LCL型逆变器概述、文章结构和目的进行介绍；LCL型逆变器电容电流闭环将涵盖该类型逆变器的概述、闭环原理以及控制策略与方法；解释说明部分将对电容电流闭环的作用和重要性进行探讨，并解析影响其效果的因素，并通过实际应用案例与效果评估来验证闭环的有效性。

1.3 目的本文旨在全面了解和掌握LCL型逆变器电容电流闭环的相关知识，并通过实际应用案例分析，深入研究其作用、重要性以及影响闭环效果的因素，从而为工程实践提供参考依据。

通过对闭环原理、控制策略与方法进行介绍和讨论，使读者能够更好地应用电容电流闭环技术解决LCL型逆变器运行中存在的问题，提高系统稳定性和效率。

2. LCL型逆变器电容电流闭环:2.1 LCL型逆变器概述:LCL型逆变器是一种常见的交流-直流转换器。

它主要由三相桥式整流器和逆变器组成，用于将直流电能转换为交流电能。

LCL型逆变器在实际应用中具有广泛的用途，例如工业制造、太阳能发电以及风力发电等领域。

2.2 电容电流闭环原理:LCL型逆变器中的电容电流闭环是为了实现对直流侧功率因数和谐波进行控制而设计的。

该闭环通过监测并反馈直流侧的电容电流，并根据其与期望值之间的差异来调整逆变器的控制策略，以保持稳定的运行状态。

闭环系统通常由传感器、控制算法和执行机构组成。

当发生负载变化或其它扰动时，电容电流闭环可以自动调节输出功率以保持恒定。

基于LCL滤波的单相并网逆变器的设计张朝霞;文传博【摘要】并网逆变器作为发电系统和电网连接的核心装置,直接影响整个并网发电系统的性能,已成为国内外研究的热点.以单相全桥逆变器为研究对象,为更好地减小入网电流的总谐波失真,采用LCL型滤波器,具有更好的高频谐波抑制能力.控制策略使用双电流闭环控制,推导了控制方程,内环控制LCL滤波器中的电容电流,外环控制滤波后的电网侧电流,此控制方法使系统的稳定性和动态性能都得到了很好改善.设计了各元件的取值规则,建立了系统仿真模型,通过Matlab/Simulink仿真,证明了建立的单相并网逆变器可成功实现并网运行.【期刊名称】《上海电机学院学报》【年(卷),期】2019(022)002【总页数】6页(P83-88)【关键词】并网逆变器;滤波器;谐波抑制;双电流环控制【作者】张朝霞;文传博【作者单位】上海电机学院电气学院,上海 201306;上海电机学院电气学院,上海201306【正文语种】中文【中图分类】TM464光伏发电和风力发电等新能源并网是能源可持续发展战略的重要问题。

许多国家都积极研发光伏发电、风力发电等新能源并网发电系统[1-4]。

目前，常用的新能源回馈电网的方案为：先把新能源转化成电能；再把电能调节成满足全桥逆变器所需的直流电压；最后由全桥逆变器将新能源回馈到交流电网。

在整个并网系统中，最核心的环节是逆变器，使用正弦脉宽调制逆变技术(Sinusoidal Pulse Width Modulation, SPWM)。

这种方案采用了较多模拟环节，且其控制方法也比较落后，就使得并网逆变装置的并网效果不那么理想，使其应用受到限制。

针对并网逆变器技术的探索越来越多，面对以往控制技术的不足，人们提出了很多研究方向。

文献[5]将高速的数字信号处理(Digital Signal Processing, DSP)应用到并网逆变器的控制之中，使用数字控制与模拟控制结合实现理想的控制效果；文献[6]根据各系统情况的不同，采用不同的逆变器拓扑结构，如单相、三相、隔离等，且各结构之间可以进行组合，形成各种不同的形式，来满足更多的需求。

基于双闭环电流控制的LCL型单相并网逆变器戴剑丰1，赵晋斌1，苏军21上海电力学院电气工程学院2重庆巫山供电有限责任公司Email: zhaojinbin@摘要：并网逆变器采用LCL型输出滤波器具有输出电流谐波小、体积小等优势。

但是，LCL滤波器为无阻尼三阶系统，易发生谐振问题。

本文采用并网电流和电容电流双闭环控制策略对并网电流进行直接控制，较传统的并网电流单环控制而言，采用电容电流闭环，相当于引入虚拟阻抗来增加系统阻尼，从而抑制了谐振，增加了系统的稳定性。

对提出的策略进行系统建模，深入分析了提出策略的控制器参数对系统稳定性的影响。

最后仿真结果表明，该策略可有效抑制进网电流谐振，并且具有较高的入网电流功率因数和良好的稳态性能。

关键词：并网逆变器；LCL滤波器；谐振；电流双闭环；稳定性Single-phase Grid-connected Inverter Using LCL Filter Based on Dual-loop Current ControlDai Jianfeng1, Zhao Jinbin1, Su Jun21Electric Power Engineering,Shanghai University of Electrical Power 2 Chongqing Wushan County Power Supply Co., Ltd.Email: zhaojinbin@Abstract:Grid-connected inverter with LCL filter has advantage of small current harmonic and small sizer.However,LCL filter is a third order system without damping and easy to resonate.This paper proposed dual-loop control strategy with grid current and capacitor current feedback,which equal to introduce virtual impedance to increase the system damping compared with the traditional grid current only control,so it eliminate resonance and improved system stability.The system modeling based on proposed control strategy was presented to analyze the influence of controller parameters on its stability.At last the simulation result illustrate that the strategy can effectively restrained the resonance of grid current,a high in-grid power factor and good steady-state performance also are achieved.Keywords:grid-connected inverter;LCL filter; resonance; current dual-loop;stability1 引言近年，在寻找克服世界能源危机的方法中，风力和光伏等分布式发电系统受到越来越多的关注[1]。