LCL型三相并网逆变器控制策略综述

分布式发电系统中LCL滤波并网逆变器电流控制研究综述一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重，分布式发电系统以其清洁、高效、灵活的特点，正逐渐受到人们的广泛关注。

其中，并网逆变器作为分布式发电系统中的重要组成部分，其性能直接影响到整个系统的稳定性和效率。

因此，对并网逆变器的控制策略进行研究，具有重要的理论和现实意义。

本文旨在对分布式发电系统中LCL滤波并网逆变器的电流控制策略进行综述。

介绍了分布式发电系统和并网逆变器的基本概念和发展现状，阐述了LCL滤波器在并网逆变器中的应用及其优势。

然后，重点分析了LCL滤波并网逆变器的电流控制策略，包括传统控制策略和现代控制策略，如PI控制、PR控制、无差拍控制、重复控制、滑模控制以及基于智能算法的控制策略等。

对各类控制策略的特点、优缺点进行了详细比较和评价，指出了未来研究的方向和趋势。

通过本文的综述，旨在为读者提供一个全面、深入的理解分布式发电系统中LCL滤波并网逆变器电流控制策略的知识平台，为相关研究和应用提供有益的参考。

二、分布式发电系统概述分布式发电系统（Distributed Generation，DG）是一种新型的电力供应模式，它强调将小型的、模块化的发电单元分散布置在用户附近，与用户直接相连或通过短距离的电网相连。

这种发电模式与传统的集中供电模式相比，具有更高的灵活性、可靠性和环保性。

DG系统通常采用的发电技术包括风力发电、光伏发电、生物质能发电、小水电、燃料电池等可再生能源发电技术，也有天然气发电、微型燃气轮机等清洁高效的发电技术。

分布式发电系统的优点主要体现在以下几个方面：它可以有效缓解电网的供电压力，提高电力系统的稳定性；由于DG系统通常靠近用户，因此可以减少电能在长距离输送过程中的损失，提高能源利用效率；DG系统使用的多为可再生能源，符合绿色、低碳、可持续的能源发展趋势，对保护环境、减少温室气体排放具有重要意义。

然而，分布式发电系统也面临着一些挑战和问题。

三相并网逆变器LCL滤波特性分析及控制探究摘要：随着新能源的快速进步，光伏发电在能源领域得到了广泛应用。

三相并网逆变器作为光伏发电系统中的关键设备之一，在发电系统中起到了将直流能量转换为沟通能量并并网供电的关键作用。

然而，由于逆变器产生的谐波和滞后因素，不行防止地会对电网和其他电气设备造成不良影响。

因此，本文针对三相并网逆变器的LCL滤波特性进行了分析，并对其控制策略进行了探究。

关键词：三相并网逆变器；LCL滤波器；谐波；滞后；控制策略1. 引言光伏发电系统是目前广泛应用于新能源领域的一种发电方式，其具有环保、可再生等优点。

而三相并网逆变器则是实现光伏发电系统与电网毗连的核心设备之一。

然而，逆变器产生的谐波和滞后问题对电网及其他电气设备等造成了一定的负面影响。

因此，提高逆变器的滤波特性并探究相应的控制策略具有重要的理论和实际意义。

2. LCL滤波器原理及特性LCL滤波器由电感L、电容C和电感L组成，其结构简易、成本相对较低，并且能够较好地抑止谐波和滞后现象。

在逆变器中引入LCL滤波器可以有效改善电流波形，减小谐波含量，保卫电网和其他电气设备的稳定性。

3. 三相并网逆变器LCL滤波特性分析本文建立了三相并网逆变器与LCL滤波器的数学模型，并通过数值仿真和试验验证，分析了LCL滤波器在不同工作频率下的谐波衰减特性和电压波形。

4. 三相并网逆变器LCL滤波器控制策略探究针对三相并网逆变器LCL滤波器的工作特点和需求，本文提出了一种基于模糊控制的滤波器控制策略。

该策略依据电网电压和逆变器输出电压的差值，通过模糊控制器调整滤波器的谐波衰减能力，以实现对电网电压的高质量输出。

5. 试验及结果分析本文设计了试验平台，并对所提出的控制策略进行了验证。

试验结果表明，接受LCL滤波器和基于模糊控制的控制策略，能够有效抑止谐波并保持电网电压的稳定性。

6. 结论本文对三相并网逆变器的LCL滤波特性进行了分析，并提出了基于模糊控制的滤波器控制策略。

技术应用ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＮＤＭＡＲＫＥＴＶｏｌ．２７，Ｎｏ．９，２０２０ＬＣＬ型并网逆变器优化控制策略刘　洋，张运波，张　红（长春工程学院电气与信息工程学院，吉林长春１３００１２）摘　要：以ＬＣＬ型三相并网逆变器为研究对象，系统地分析了ＬＣＬ型并网逆变器的动态特性和耦合机理，在此基础上提出一种基于ＬＣＬ滤波的并网逆变器优化控制策略，该控制策略通过并网逆变器的直流电压环、电容电流环和网侧电流环组成的三环逆变控制器来实现。

最后通过搭建样机验证性能，实验结果表明，该控制策略能够有效地抑制ＬＣＬ型滤波器对并网逆变器的影响，输出谐波ＴＨＤ值和功率因数都能够符合国家标准要求。

关键词：并网逆变器；控制策略；ＬＣＬ滤波器ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０２０．０９．０３３ 概述滤波器通常被用于将并网逆变器与公用电网相连接，以过滤并网逆变器交流侧产生的谐波。

ＬＣＬ型滤波器的谐波衰减率可以达到－６０ｄＢ／ｄｅｃ左右，其性能远超过Ｌ型滤波器而倍受青睐。

本文提出一种新型ＬＣＬ型并网逆变器控制策略，旨在解决ＬＣＬ型并网逆变器的高频谐振和稳定性问题。

% %型并网逆变器控制策略的优化设计ＬＣＬ型三相并网逆变器的基本拓扑结构如图１所示。

图１　ＬＣＬ型并网逆变器的基本拓扑结构 图１中并网逆变器直流侧电压为Ｕｄｃ，直流源电流为Ｉｄｃ，直流侧电容为Ｃ１，逆变器交流侧电压为ＵＳＮ（Ｎ＝ａ，ｂ，ｃ），逆变器交流输出侧电感为Ｌ１Ｎ（Ｎ＝ａ，ｂ，ｃ），滤波电容为ＣＮ（Ｎ＝ａ，ｂ，ｃ），ＣＮ的电压和电流分别为ｕｃＮ（Ｎ＝ａ，ｂ，ｃ）和ｉｃＮ（Ｎ＝ａ，ｂ，ｃ），交流电网侧滤波电感为Ｌ２Ｎ（Ｎ＝ａ，ｂ，ｃ），由上述拓扑结构可以推导出ＬＣＬ型滤波器拓扑结构的传递函数为：ＧＬＣＬ（ｓ）＝ｉ２Ｎ（ｓ）ｕＳＮ（ｓ）＝１Ｓ３Ｌ１ＮＬ２ＮＣＮ＋Ｓ（Ｌ１Ｎ＋Ｌ２Ｎ）（１）由式（１）可计算出系统发生谐振时的角频率为：Ｗ＝Ｌ１Ｎ＋Ｌ２ＮＬ１ＮＬ２ＮＣ槡Ｎ（２）本文提出一种基于逆变器直流侧电压环、滤波电容电流环和逆变器交流侧电流环的三闭环控制策略。

采用LCL滤波器的三相三电平并网逆变器控制技术郭小强, 王宝诚, 孙孝峰, 吴俊娟（电力电子节能与传动控制河北省重点实验室(燕山大学)，河北省秦皇岛市 066004）摘要：并网逆变器输出采用LCL滤波器可以有效抑制高频谐波，从而满足IEEE标准对并网电流谐波的要求。

然而，LCL滤波器的引入导致系统稳定性降低。

为了解决该问题，提出一种基于并联无源阻尼的控制方案。

首先介绍了三相三电平并网逆变器的工作原理，然后建立了系统数学模型，在此基础上根据Routh–Hurwitz稳定判据进行系统稳定性分析，得出并联电阻值和系统参数之间的关系，最后在MATLAB/Simulink环境下对控制方案进行验证。

仿真结果表明，该方案可有效解决LCL谐振引起的不稳定问题，同时保证并网电流谐波含量满足IEEE标准。

关键词：三相三电平；并网逆变器；LCL滤波器；稳定性；无源阻尼0 引言全球经济增长引发的能源消耗达到了前所未有的程度。

传统化石燃料过度消耗引起的全球变暖以及生态环境失衡等问题给人类带来了更大的生存威胁。

世界各国纷纷开始可再生能源的利用．通过可再生能源来改变人类的能源结构，实现长远的可持续发展。

太阳能作为一种分布广泛、取之不尽、用之不竭的绿色无污染清洁能源，日益受到人们的关注。

据国际能源机构IEA (International Energy Agency) 统计数据[1]，1992年至2009年之间，光伏发电系统容量呈逐年递增趋势，如图1所示。

其并网型光伏系统增长趋势较快，是目前广泛采用的发电方式。

为了实现光伏系统并网运行，需要通过电力电子装置进行功率变换[2]。

其中，逆变器作为光伏系统和电网之间的接口，起着至关重要的作用[3]。

通过逆变器的控制不仅可以保证光伏并网系统高质量地向电网输送功率，在电网故障时还可以实现有效的孤岛保护[4]。

传统并网逆变器输出端一般安装滤波电感衰减PWM产生的高频谐波。

为了满足谐波注入标准，通常需要选取较大的滤波电感，体积大，成本高，且影响系统的动态性能。

基于LCL滤波器的三相并网逆变器的研究一、本文概述随着可再生能源的广泛应用和电力电子技术的快速发展，三相并网逆变器在分布式发电、微电网以及电能质量控制等领域中发挥着越来越重要的作用。

并网逆变器的主要功能是将直流电能转换为与电网电压同步的三相交流电能，并稳定、可靠地并入电网。

在这一过程中，滤波器的设计对于保证电能质量、抑制谐波干扰以及提高系统稳定性具有关键性的作用。

LCL滤波器作为一种常用的并网逆变器滤波器，其独特的结构和性能优势使得它在三相并网逆变器中得到了广泛应用。

LCL滤波器能够在高频段提供更大的阻抗，从而更有效地抑制谐波和电磁干扰，提高电能质量。

同时，LCL滤波器的设计灵活性较高，可以通过调整滤波器的参数来优化系统的性能。

因此，研究基于LCL滤波器的三相并网逆变器具有重要的理论意义和实践价值。

本文旨在深入研究基于LCL滤波器的三相并网逆变器的设计、控制策略及优化方法。

将对LCL滤波器的基本原理和特性进行详细的分析和讨论，为后续的研究奠定基础。

然后，本文将研究三相并网逆变器的数学模型和控制策略，分析其在不同运行条件下的动态性能和稳定性。

在此基础上，本文将探讨LCL滤波器参数优化方法，以提高并网逆变器的电能质量和系统稳定性。

本文将通过实验验证所提方法的有效性和可行性，为实际工程应用提供指导和借鉴。

通过本文的研究，期望能够为三相并网逆变器的设计和优化提供新的思路和方法，推动可再生能源和电力电子技术的发展和应用。

二、LCL滤波器基本原理LCL滤波器是一种广泛应用于三相并网逆变器中的无源滤波器，其主要功能是在逆变器与电网之间提供一个阻抗匹配，减少谐波污染，并改善系统的动态响应。

LCL滤波器的名称来源于其结构特点，即由电感（L）、电容（C）和另一个电感（L）串联而成。

谐波抑制：由于电容C的存在，LCL滤波器在特定频率下具有低阻抗特性，可以有效滤除逆变器产生的高频谐波，减少谐波对电网的污染。

阻抗匹配：LCL滤波器的电感L和电容C的组合可以调整滤波器的阻抗特性，使之与逆变器和电网的阻抗相匹配，减少因阻抗不匹配引起的反射波和谐波振荡。

三相并网逆变器LCL滤波特性分析及控制研究一、本文概述随着可再生能源，特别是太阳能和风能的快速发展，三相并网逆变器在电力系统中的应用越来越广泛。

然而，并网逆变器产生的谐波对电力系统的影响也日益显著，因此，滤波器的设计成为提高并网逆变器性能的关键。

本文将对三相并网逆变器的LCL滤波器特性进行深入分析，并在此基础上研究相应的控制策略。

本文首先介绍了三相并网逆变器的基本原理及其在电力系统中的重要地位。

接着，详细阐述了LCL滤波器的结构和工作原理，并分析了其在抑制谐波、提高电能质量方面的优势。

通过对LCL滤波器特性的分析，揭示了其在不同工作条件下的滤波效果及存在的问题。

为了优化LCL滤波器的性能，本文进一步研究了相应的控制策略。

通过对并网逆变器控制系统的分析，提出了一种基于LCL滤波器的优化控制方法。

该方法能够有效提高滤波效果，降低谐波含量，从而改善电力系统的电能质量。

本文的研究内容对于提高三相并网逆变器的性能、优化电力系统的电能质量具有重要意义。

通过深入分析LCL滤波器的特性和研究相应的控制策略，本文为三相并网逆变器的设计和应用提供了理论支持和实践指导。

二、LCL滤波器的基本原理LCL滤波器作为一种广泛应用于三相并网逆变器中的滤波装置，其基本原理主要基于电感（L）和电容（C）对交流信号的频率特性。

相比于传统的L型或LC型滤波器，LCL滤波器在高频段具有更好的衰减特性，因此能更有效地抑制并网电流中的高频谐波。

LCL滤波器主要由两个电感（L1和L2）和一个电容（C）组成，形成一个串联谐振电路。

在正常工作频率下，电容C对基波电流呈容抗，对高频谐波电流呈感抗，从而实现对高频谐波的抑制。

同时，两个电感L1和L2分别位于电容C的两侧，形成滤波器的入口和出口，起到进一步滤波的作用。

当逆变器产生的电流经过LCL滤波器时，高频谐波分量在电容C 处受到阻碍，从而减少了对电网的污染。

同时，电感L1和L2的存在可以有效减小滤波器的体积和重量，提高滤波效果。

LCL型三相光伏并网逆变器新型控制策略研究王金强;王思华【摘要】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 filter type grid-connected inverter is a high-order multi-variable control system,while the traditional grid-connected current single control method cannot ensure system stability well and better improve the quality of gridconnected current.A novel composite current control technology based on LCL type grid-connected inverter is proposed.In this paper,the characteristics of LCL filter are analyzed in detail,LCL filter has resonant peaks in resonant frequencies,the active damping of the LCL filter is realized by adding the notch filter in the current loop to improve the stability of the system without the need of additional sensor.The repetitive control (RC) and quasi-proportional resonance control (QPR) are combined by the grid-connected current regulator to improve the dynamic response speed of the system and reduce the influence of local nonlinear loaddisturbance and grid voltage frequency fluctuation on the quality of the grid-connected current,achieve non-static error tracking control of fundamental signal and unit power factor grid-connected.The correctness and validity of the active damping of the notch filter and repetitive QPR complex control strategy are verified by Matlab/Simulink simulation test.【期刊名称】《电测与仪表》【年(卷),期】2018(055)006【总页数】8页(P16-22,29)【关键词】并网逆变器;LCL滤波器;陷波器;重复控制;准比例谐振控制【作者】王金强;王思华【作者单位】兰州交通大学自动化与电气工程学院,兰州730070;兰州交通大学自动化与电气工程学院,兰州730070【正文语种】中文【中图分类】TM4640 引言当今社会能源枯竭问题和环境污染问题越来越严峻，新能源发电技术为解决该问题提供了一个重要的途径。

三相LCL型逆变器双闭环电流控制策略研究作者：陈蓓任鹤党胜梅伏亮亮来源：《现代电子技术》2020年第10期摘; 要：在比例复数积分控制器基础上增加截止频率[ωc]，并联一个积分控制器，构成混合控制器，以此设计一个能抑制谐波，实现零稳态误差跟踪的逆变控制策略。

与比例复数积分控制器相比，该混合控制器不仅可以完全消除稳态误差，而且使系统具有更好的快速性。

在三相静止坐标系上实现复数域的实数化，通过Simulink仿真模型对理论分析进行仿真验证，在三相LCL型逆变器实验平台进行实验验证。

仿真与实验结果证明，采用该混合控制器的控制策略具有良好的控制效果。

关键词：逆变器; 双闭环; 电流控制; LCL逆变器; 模型分析; 仿真实验中图分类号： TN721⁃34; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;文献标识码： A; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文章编号：1004⁃373X（2020）10⁃0014⁃04Research on double closed⁃loop current control strategy for three⁃phase LCL inverterCHEN Bei1， REN He2， DANG Shengmei3， FU Liangliang4（1. School of Electrical and Control Engineering， Shaanxi University of Science & Technology，Xi’an 710021， China;2. The 39th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation，Xi’an 710065， China;3. Weihai Yihe Specialty Equipment Manufacturing Co.， Ltd.， Weihai 264200， China;4. State Grid Lanzhou Electric Power Supply Company， Lanzhou 730070， China）Abstract： The cut⁃off frequency [ωc] is added on the basis of the proportiona l complex integral controller， and an integral controller is connected in parallel to form a hybrid controller. An inverter control strategy is designed to suppress harmonics and realize zero steady state error tracking. In comparison with the proportional complex integral controller， the hybrid controller can not only eliminate the steady?state error completely， but also make the system have better rapidity. The real number of the complex domain is realized in the static three⁃phase coordinate system. The theoretical analysis is verified by the Simulink simulation model， and the experimental verification is performed on the experimental platform of the three⁃phase LCL inverter. Both simulation and experiment results prove that the control strategy of this hybrid controller has a certain control effect.Keywords： inverter; double closed loop; current control; LCL inverter; model analysis; simulation experiment0; 引; 言逆变器广泛应用于太阳能发电、风能发电以及工业现场等多种领域，科技的发展又使得各种设备对逆变器控制的要求越来越高。

弱电网条件下三相LCL型并网逆变器复合控制策略研究弱电网条件下三相LCL型并网逆变器复合控制策略研究摘要：随着分布式电源在弱电网中的普及，对于三相LCL型并网逆变器的复合控制策略的研究成为当前的热点。

本文通过对弱电网条件下的三相LCL型并网逆变器进行建模和仿真，研究了频域内外电流双闭环控制策略以及配合滤波器的无源功率滞环控制策略。

仿真结果表明，所提出的复合控制策略能够显著提高系统的动态响应性能，提高系统的电压稳定性和无功功率补偿能力，适应弱电网条件下的并网逆变器的要求。

关键词：弱电网；三相LCL型并网逆变器；复合控制策略；频域内外电流双闭环控制策略；无源功率滞环控制策略1. 引言分布式电源（Distributed Generation，DG）的快速发展使得弱电网的问题变得日益突出。

弱电网的特点是存在电压不稳定、不平衡及谐波严重等问题，对并网逆变器的控制策略提出了更高的要求。

在众多的控制策略中，复合控制策略被认为是一种可行的解决方案，能够显著提高系统的性能。

2. 系统建模本文以LCL型三相并网逆变器为研究对象，建立了其数学模型。

考虑到弱电网条件下的问题，引入了负载变动和电网扰动等因素，使得模型更加贴近实际情况。

接下来，采用MATLAB/Simulink对系统进行仿真，并验证了建立的模型的准确性和可行性。

3. 控制策略设计3.1 频域内外电流双闭环控制策略针对弱电网条件下并网逆变器的输出电流波动大的问题，引入频域内外电流双闭环控制策略。

首先，通过内环控制器实现电流的精确控制，然后在外环中引入滞环控制器，提高系统的响应速度和稳定性。

仿真结果表明，该控制策略能够有效抑制并网逆变器输出电流的波动，提高系统的稳定性。

3.2 无源功率滞环控制策略在弱电网条件下，逆变器需要提供无功功率来支持电网的稳定运行。

针对这一问题，本文提出了一种无源功率滞环控制策略。

通过引入滞环控制器，逆变器能够根据电网的无功功率需求进行调节，实现无功功率的补偿。