基于LCL滤波器的单相逆变器独立并网双模式运行平滑切换控制策略研究

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“lcl滤波”资料汇总

“lcl滤波”资料汇总目录一、三相并网逆变器LCL滤波器的研究及新型有源阻尼控制二、微电网中基于LCL滤波器的三相并网逆变器控制策略研究三、LCL滤波器有源阻尼控制机制研究四、带LCL滤波器的并网逆变器单电流反馈控制策略五、LCL滤波器的单相光伏并网控制策略六、LCL滤波的并网逆变系统及其适应复杂电网环境的控制策略三相并网逆变器LCL滤波器的研究及新型有源阻尼控制随着可再生能源的日益普及，并网逆变器在电力系统中的地位愈发重要。

其中，LCL滤波器作为三相并网逆变器的重要部分，对逆变器的性能有着显著影响。

本文将重点探讨LCL滤波器的研究以及新型有源阻尼控制策略。

LCL滤波器由三个电感器和一个电容器组成，其结构使得它具有低通滤波的特性，能够有效地滤除电力电子设备产生的谐波，从而提高并网电流的波形质量。

然而，LCL滤波器也存在固有缺点，如谐振尖峰和阻尼不足等，这些问题可能会影响系统的稳定性和性能。

为了解决LCL滤波器的谐振问题，新型有源阻尼控制策略被提出。

该策略通过引入额外的阻尼电阻和相应控制策略，增强对系统谐振的阻尼效果，从而抑制谐振尖峰，提高系统稳定性。

具体来说，新型有源阻尼控制策略通过实时监测LCL滤波器的状态，当检测到谐振尖峰时，迅速投入阻尼电阻，以增加系统的阻尼，从而抑制谐振。

同时，该策略还采用了先进的控制算法，如PID控制等，以实现精准的控制。

为了验证新型有源阻尼控制策略的有效性，我们进行了一系列实验。

实验结果表明，新型有源阻尼控制策略能够有效地抑制LCL滤波器的谐振尖峰，提高系统的稳定性。

同时，该策略还具有较好的动态响应性能，能够快速地适应系统状态的变化。

本文对三相并网逆变器LCL滤波器进行了研究，并提出了一种新型有源阻尼控制策略。

实验结果表明，该策略能够有效地抑制LCL滤波器的谐振尖峰，提高系统的稳定性。

未来，我们将继续深入研究LCL滤波器和有源阻尼控制策略，以进一步提升电力电子设备和可再生能源系统的性能。

带LCL输出滤波器的并网逆变器控制策略研究

第31卷第12期中国电机工程学报V ol.31 No.12 Apr.25, 201134 2011年4月25日Proceedings of the CSEE ©2011 Chin.Soc.for Elec.Eng.文章编号：0258-8013 (2011) 12-0034-06 中图分类号：TM 85 文献标志码：A 学科分类号：470⋅40带LCL输出滤波器的并网逆变器控制策略研究王要强，吴凤江，孙力，段建东(哈尔滨工业大学电气工程系，黑龙江省哈尔滨市 150001)Control Strategy for Grid-connected Inverter With an LCL Output FilterWANG Yaoqiang, WU Fengjiang, SUN Li, DUAN Jiandong(Department of Electrical Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, Heilongjiang Province, China)ABSTRACT: The grid-connected inverter with LCL output filter is a third-order and multi-variable system, claiming a higher demands to the control system design. Aiming at this, a grid-connected inverter control strategy based on inverter-side current closed-loop and capacitor current feed-forward was proposed, controling the grid-side current indirectly through the inverter-side current. With the proposed control strategy, system stability and unity power factor are ensured, at the same time, no additional sensors are needed, making equipment costs reduced and reliability enhanced. Effectiveness and feasibility of the proposed strategy are validated by both the simulation and experiment results.KEY WORDS: grid-connected inverter; LCL filter; system stability; power factor; current estimation摘要：并网逆变器用LCL输出滤波器是一个三阶多变量系统，给控制系统设计提出了更高的要求。

逆变器并网-独立双模式运行平滑切换控制策略研究

逆变器并网-独立双模式运行平滑切换控制策略研究逆变器并网/独立双模式运行平滑切换控制策略研究随着可再生能源的快速发展，光伏逆变器作为将直流电能转换为交流电能的关键设备，广泛应用于家庭、工业和商业领域。

逆变器的主要功能是将光伏发电系统产生的直流电能转换为交流电能，并进行并网或独立工作。

然而，在实际应用中，逆变器的并网和独立模式之间的切换往往存在一定的问题，例如切换过程中的电压波动、频率偏移和传输功率中断等。

因此，研究逆变器在并网和独立模式之间的平滑切换控制策略具有重要意义。

首先，逆变器的并网模式是指将逆变器输出的交流电能注入到电网中，使得光伏发电系统能够向电网提供电能。

在并网模式下，逆变器需要根据电网的电压和频率进行同步控制，并保持输出电压、频率和功率的稳定。

然而，在切换到并网模式时，由于电网的电压和频率与逆变器输出的电压和频率可能存在差异，因此需要设计合适的控制策略来实现平滑切换，以避免电压波动和频率偏移。

其次，逆变器的独立模式是指将逆变器输出的交流电能用于独立供电，不与电网相连接。

在独立模式下，逆变器需要根据负载需求来控制输出电压和频率，并保持稳定的功率输出。

然而，在切换到独立模式时，由于负载的变化可能导致电压和频率的波动，因此需要设计合适的控制策略来实现平滑切换，以避免功率中断和设备损坏。

为了实现逆变器在并网和独立模式之间的平滑切换，可以采用双模式运行的控制策略。

该策略通过监测电网的电压和频率以及负载的需求，实时调整逆变器的控制参数，以实现平滑切换。

具体而言，当逆变器检测到电网的电压和频率与逆变器输出的电压和频率差异较大时，可以通过逐步调整输出电压和频率的方式来实现平滑切换。

当逆变器检测到负载的需求发生变化时，可以通过动态调整输出电压和频率的方式来实现平滑切换。

总之，逆变器并网/独立双模式运行平滑切换控制策略的研究对于提高逆变器的性能和稳定性具有重要意义。

未来的研究可以进一步探索逆变器切换时的电压波动、频率偏移和功率中断等问题，并提出更加精确和可靠的控制策略，以满足不同应用场景的需求。

基于LCL型滤波器的光伏并网逆变器的控制策略研究

Ｉ一探索婴察………
…
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一
基于ＬＣＬ型滤波器的光伏并网逆变器的控制策略研究
山东科技大学信息与电气工程学院李红亮杨少辉苏彦平刘涛安彬
【摘要】光伏并网逆变器的Ｉ（：Ｌ型滤波器与传统的Ｌ型、Ｌ（：型相比较而言，在相同的电感量的情况下，ＬＣＩ型滤波器对注入电网的高阶次谐波具有更好的抑制能力，谐波衰减十分明显，但是用ＬＣＩ型滤波器作为光伏并网接口，容易产生谐振尖峰，影响整个系统的稳定性。本文主要对基于Ｌ（：Ｌ型的光伏并网逆变器的直接转矩控制策略分析研究，提出改进的基于准直接功率控制（ＤＰＣ）的控制策略，对ＬｃＬ型滤波器的谐振问题进行有效抑制并且提高对光伏并网电压电流的控制能力。【关键词】光伏并网；谐波抑制；ＬＣＬ型滤波器；谐振
）
二、直接功率控制策略相对基于电流和虚拟同步电机控制策略，矗接功率控制具有更高的功率因数，更低的ＴＨＤ（总谐波畸变率），以及优良的动态性能和结构简单等众多优点，从１９９１年ＴｏｋｕｏＯｎｈｉｓｈｉ提出将直接功率控制应用于对变流器的控制以来，逆变器的直接功率控制受到了国内外的学者的广泛关注。直接功率控制一般采用都是开关矢量表查询法（ＬＤＰＣ），开关矢量表是系统控制的核心，所以研究开关矢量表是研究直接功率控制的个重要的方向。有些学者对此也提出＿『不同空间划分和优化开关表设计方法，这种对开关表的改进大大提高了直接功率控制的系统动态性能。然而，ＬＤＰＣ开关频率不同定，不利于输出滤波器的设计。为解决前面说的问题，人们提出了恒频直接功率控制，基于恒频直接功率控制的几种方法，不但兼顾了功率调节的动态性，又固定了开关频率，不过这样无法实现对并网电流的直接控制。后来又有人提出了基于虚拟磁链和有源阻尼控制的直接功率控制方法，但是两种控制算法比较难以实现，控制起来比较复杂。三、基于准ＤＰＯ光伏并网逆变器的控制策略为此本文提出了一种基于准直接功率控制（ＤＰＣ）的光伏并网逆变器的控制策略，内环用电流环进行控制，对并网的电流进行直接的控制，功率环作为外环，直接控制并网逆变器的输出功率，这样系统的控制性能既有了基ｆ电流控制的优点，又有了基于直接功率控制的优良性能。控制系统包括对直流母线的控制环节、有源功率阻尼环节、对

LCL滤波并网逆变器的数字单环控制技术研究

ＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ・电力电子
ＬＣＬ滤波并网逆变器的数字单环控制技术研究
文／吴锦俊 ຫໍສະໝຸດ 定的幅频，该幅频在并网电流控制运作中会体现出一定特性，尤其在电压输出至电流幅频基于新能源开发需求，众发生变化时会产生一定的谐振频率，造成谐振学者对微电网与大电网间的接峰，会增加并网运行的不稳定因素，威胁电网口一一并网逆变器进行了研究，安全。ＬＣＬ滤波逆变器控制技术应运而单环电流控制中有系统延时、电流调节生，但是ＬＣＬ滤波逆变器主要借器的设计优化，形成的单环控制框图（图二）。助对入网前的开关频率次谐波电单环电流控制框图中Ｔｄ表示等效系统延时、流控制，应用中会增加电网中的不稳定因素。本文着重就ＬＣＬ滤ＯｉＬ（Ｓ）表示电流调节器．在电流单相运作中系波并网逆变器的数字单环电流控统等效延时一般仅是形成系统的相位延迟，不制技术进行了研究，希望对并网会影响到整个系统的幅值相应敏感度，且会维逆变器的控制度加强提供改进建持稳定的谐振频率，提高系统中逆变器的开关议控制频率。在单环电流数字控制中，如将延时忽略不计，入网电流会在单环控制下相位会发生转移；如将延时考虑在内入网电流相位穿越度会小于谐振频率。不能忽视的是经过必要的等效延时能够增加电网电流控制的相位谐振，进而实现对系统数频的稳定控制。在单相闭路【关键词】ＬｃＬ滤波器并网逆变器单环控制技术系统中，电路调节器对谐振峰增幅增益度有控制调节功用，电路调节器为了维持电网稳定一数牟化般会将谐振峰增益度控制在０ｄＢ以下。由此可见，单环电流数字控制系统中电路调节器的设计优化具有关键意义。基于ＬＣＬ滤波器的并网逆变器作为接口连接设备，其作用是进行入网前的电流波形与电流质量控制，已经成为当前电网系统研究的大关键热点。ＬＣＬ滤波逆变器又添加了上谐２簟一奄潍环锉瓤暖波滤波控制功能，切实提升了并网逆变器的电流控制的数字化水平。ＬＣＬ滤波逆变器在有此外，单环电流控制设计中还着重进行效的设计优化下对电流控制中的开关频率控制了滤波器参数与开关频率的优化设计，以全面进行了升级，实现了电流的双环与单环联用数提升滤波器参数设计科学化水平，在某种程度字化控制，但是该项改进忽视了电流控制中的上实现了控制器与滤波控制双重保障构建，对脉宽调制系统与数字控制系统中的离散趋势，于提升入网电流质量具有重大的战略意义。需在应用中增加了电流控制的控制难度。要注意的是，单环电流控制器的参数设计要最大程度的细化，以有效降低电网系统中电波干１并网逆变器的ＬｃＬ滤波器设计与运作原理扰与电网感抗因素的存在，推进系统中谐振频提高单环电流控制中鲁棒性能。并网逆变器的ＬＣＬ滤波器是逆变器进行率的有效变化，

LCL滤波并网逆变电源的控制策略研究

ＳｕｙｏｏｔｏｃｅｅｆｒｇｉｃｎｃｅｎｅｔｒｗｉｈＬＣＬｌｅｔｄｎｃｎｒｌｓｈｍｏｒｄ－ｏｎｅｔｄｉｖｒｅｔｉｆｔｒ
ＤＥＮＧａｇＸｉｎ，ＨＵｅｆｎ，Ｘｕ —ｅｇＧＯＮＧｕ — ｉｇＣｈｎｙｎ
精确度等问题，出一种控制策略。控制方案采用电网侧直接入网电流有效值作为外环反馈值，提桥
臂侧电感电流的瞬时值作为内环反馈值的双闭环控制策略，该方案进行系统建模并结合劳思一对赫尔维茨稳定判据验证控制系统的稳定性，出该控制策略的理论依据和实现方法。在一台以给ＤＰ为核心控制器件的１光伏电池并网逆变电源装置上进行实验验证。实验结果表明，控Ｓｋ该制策略既保证了系统的稳定性，又提高了入网电流的直接控制精确度，同时实现并网逆变电源的能
ａｄｅｐｒｍｅｔｎａ１ＶＡｒｄ— ｏｎｃｅｈｔｖｌａｃｉｖｒｅｓｄｏＰ．ＴｈｅｕｔｈｗｈｔｔｅｎｘｅｉｎｓｏｋｇｉｃｎｅｔｄｐｏｏｏｔｉｎｅｒｂａｅｎＤＳｔｅｒｓｌｓｓｏｔａｈ
ｐｒｐｓｄｓｈｍｅｃｎｅｓｒｈｔｂｌｔｆｔｅｓｓｅａｄｔｒｄｃｒｅｔｐｒｏｍａｃｓａｄａｈｉｖｏｏｅｃｅａｎｕｅｔｅｓａｉｉｏｈｙｔｍｎｈｅｇｉｕｒｎｅｒｎｅ，ｎｃｅｅｙｆｆｓｒｎｉｎｅｐｎｓｓａｔｔａｓｅｔｒｓｏｅ．

基于LCL滤波的单相并网逆变器的设计

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。

LCL型单相并网逆变器的功率解耦控制策略研究

别表示直流电压、通过电容电压及并网电压。
8 -I 1
uk
图 1二阶广义积分构建两相交流电流信号图
由图 1可知，逆变系统输出电流经 SOGI的传
递函数如式 ( 1 )和式 ( 2 )所示。
iα ( s )
kω s
' ' '
4 ·且
、 } /
i(s) - l + kωs +ω2
飞、
豆豆I
Kω2
i(s) - l + kωs +ω2
图 8 实验平台图片
表 1 实验平台主要硬件参数
参数直流侧电压 IV
并网电压 IV 逆变器侧电感 ImH
网侧电感 ImH 滤披电容/凡u
开关频率毕νk盹 Hz 输出频率I盹 Hz
3.1 仿真分析
A -E-mm5MjOO
M一空
采用解捐策略搭建 Simulink仿真模型，仿真给
z
z
定有功电流 S A突变至lO A，给定无功电流 OA，其
值，进行了仿真及实验分析。仿真采用Simuli此模
• 115 •
第 12 期
黑龙江工业学院学报(综合版)
2023 年
块对控制系统进行搭建，对导人解捐项前后的控制方案进行对比研究。
本文搭建了一个 l KW的实验样机如图 8所示，用以通过实验验证解捐方案的实际性能。在
实验样机中，主控板控制器选用德州仪器公司的 TMS320 F28069 芯片，开关管选用英飞凌公司的 SIC - mosfet ，采用隔离RS232 通信，并通过上位机下发指令，试验样机参数如表 1所示。
将应用于一阶滤波器的并网控制策略应用于出 Qβ (静止)坐标系下的两相系统，再通过句坐标

单相LLCL并网逆变器的研究

单相LLCL并网逆变器的研究彭崇文;曹太强;郭筱瑛;张煜枫;陈雨枫;林玉婷【摘要】为了减小并网逆变器入网电流谐波成分,通过在LCL并网逆变器电容支路中串联谐振小电感形成LLCL型滤波电路,并使新的LC支路在开关频率处产生串联谐振,从而有效滤除开关频率处电流谐波成份.采用双电流环控制策略,外环采用PI 控制保证系统具有一定精度和相角裕度,内环采用比例控制增加系统阻尼以抑制谐振尖峰,引入电网电压前馈控制增强系统抗扰动能力.最后通过Matlab进行仿真验证,与传统LCL滤波器相比,网侧电流THD从1.59％降至0.92％,且并网电流电压实现同频同相.结果表明,LLCL滤波器性能比LCL滤波器更优越.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2018(048)012【总页数】4页(P35-38)【关键词】LLCL滤波器;开关频率;串联谐振;谐振尖峰;相角裕度【作者】彭崇文;曹太强;郭筱瑛;张煜枫;陈雨枫;林玉婷【作者单位】西华大学电气与电子信息学院,四川成都 610039;西华大学电气与电子信息学院,四川成都 610039;攀枝花学院电气信息工程学院,四川攀枝花 617000;西华大学电气与电子信息学院,四川成都 610039;西华大学电气与电子信息学院,四川成都 610039;西华大学电气与电子信息学院,四川成都 610039【正文语种】中文【中图分类】TM464随着可再生能源分布式发电总量在能源结构中所占比重越来越大，并网逆变器正朝着高效率低成本和大功率低损耗的方向发展［1-2］。

滤波器是并网逆变器确保并网电能质量的重要组成部分，文献［3］中提出一种LLCL滤波器，通过给传统LCL滤波器的高频谐波衰减支路上的电容串联1个小电感，从而组成1个串联谐振回路，将其串联谐振频率设为逆变器的开关频率处，能对开关频率处的谐波达到更好的抑制效果，从而减少系统并网总谐波含量。

但是LLCL滤波器存在谐振问题，会造成系统不稳定。

LCL型单相光伏并网逆变器控制策略的研究

LCL型单相光伏并网逆变器控制策略的研究一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重，可再生能源的利用和开发受到了越来越多的关注。

其中，太阳能光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，具有广阔的应用前景。

单相光伏并网逆变器作为太阳能光伏发电系统的核心设备之一，其控制策略的研究对于提高光伏发电系统的效率和稳定性具有重要意义。

本文旨在研究LCL型单相光伏并网逆变器的控制策略，以期在提升逆变器性能、优化系统运行方面取得突破。

本文将介绍LCL型单相光伏并网逆变器的基本结构和工作原理，为后续控制策略的研究奠定基础。

本文将重点分析LCL型逆变器的控制策略，包括最大功率点跟踪（MPPT）控制、并网电流控制、无功功率控制等。

在此基础上，本文将探讨如何通过优化控制策略，提高逆变器的效率和稳定性，实现光伏发电系统的优化运行。

本文还将对LCL型单相光伏并网逆变器的并网电流质量、电网适应性等关键问题进行深入研究。

通过理论分析和实验验证，本文将提出一种有效的控制策略，以提高逆变器的并网电流质量，增强其对电网的适应性。

本文将总结研究成果，并对未来的研究方向进行展望。

通过本文的研究，期望能为LCL型单相光伏并网逆变器的控制策略优化提供理论支持和实践指导，推动光伏发电技术的持续发展。

二、LCL型单相光伏并网逆变器的基本原理LCL型单相光伏并网逆变器是一种高效、可靠的电力转换设备，其核心功能是将光伏电池板产生的直流电能转换为交流电能，并使其与电网的电压和频率同步，从而实现对电网的并网供电。

这种逆变器的主要组成部分包括光伏电池板、直流侧电容、LCL滤波器、功率变换器以及控制系统。

在LCL型单相光伏并网逆变器中，LCL滤波器发挥着至关重要的作用。

它由两个电感（L）和一个电容（C）组成，能够有效地滤除功率变换器产生的谐波，提高并网电流的质量。

LCL滤波器的设计需要综合考虑滤波效果、系统成本以及动态响应能力等因素。

功率变换器是逆变器的核心部件，负责将直流电能转换为交流电能。

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+
(5)
C iC
Ugrid
L2 C
(a) 独立运行等效模型图 (b) 并网运行等效模型图图 2 单相逆变器等效模型图
d 2 ig dt 2
+
L2 di g + ig = R dt U1 sin(ξt + θ ) R (6)
I 1 sin(λt + β ) − CU 1ξ cos(ξt + θ ) −
电压源，需采用电压型控制方式，控制其输出电压。在这两种模式切换过程中，可能产生较大电压、电流冲击，这对逆变器、负载和电网都是不利的，控制系统必须准确、快速地实现两种控制方式的转换，保证切换时刻，本地负载电压突变尽可能要小，以减少其（特别是敏感性负载）损害，同时入网电流要控制得当，以免过流对电网设备造成影响。基于此类情况，双模式运行平滑 [2] 切换控制被提出，继而成为研究热点。关于独立运行与并网运行间的平滑切换，大多数的控制方法均有相似之处，相关文献[3][4][5][6] 的研究重点也都在如何最好的实现两种控制方式的转换，以最大限度的减小电压、电流的突变。
系统要实现逆变器与电网的切换，一方面需要并网开关来控制逆变电路与电网的连接和断开，另一方面控制部分也要有逻辑开关控制逆变器在电压控制模式和电流控制模式之间切换。基于暂态分析，并参考现有控制策略，可以
图 5 平滑切换控制仿真模型图
LCL 滤波器参数同前，电感阻尼电阻为 0.1Ω，直流侧电压值为 400V，负载为 4.84Ω的纯阻性负载，系统于 0.04s 由独立运行切换至并网运行。由图 6(a)可见，入网电流由 0 值在 3 个周期内缓慢上升至期望值，实现了电流的缓启动，且入网功率因数较高，PF>0.998，满足电网要求。
5 系统仿真与分析
论文根据上述切换控制策略，对基于 LCL 滤波器的单相逆变器独立并网双模式运行平滑切换控制进行了仿真实验，独立运行至并网运行切换的系统仿真模型如图 5 所示。为获得较好的控制效果，独立运行模式采用负载电流前馈的双闭环控制，以改善独立运行时负载抗扰动性能；并网运行模式采用并网电流和电容电流双闭环控制策略[10]，以抑制谐振发生，并增强系统稳定性，提高动静态性能。
图 4 逆变器双模式运行切换示意图
将独立运行切换至并网运行的控制方式归纳如下：①调整逆变器输出电压幅值、频率、相位与电网电压一致；②切换模式开关，控制模式由电压型控制转为电流型控制；③闭合并网开关，电流给定值缓慢增至期望值，即实现电流的缓启动 [9] ，并调整输出电流与电网电压同频同相。同理，可归纳并网运行切换至独立运行的控制方式：① 断开并网开关，延迟约 0.2ms（电流过零，STS完全关断）记录电网电压瞬时值作为独立运行电压控制模式的初始给定值；②切换模式开关，控制模式由电流型控制转为电压型控制；③调整输出电压给定值，直至满足负载要求的正弦交流电。
图 3 负载电压UC暂态变化对比图
由图 3 可见，有必要在并网前将逆变器的输出电压调整至与电网电压同频、同相，否则会产生较大的暂态分量，对负载造成一定损害。另外，根据此类分析方法，还可以仿真出不同切换时刻的选取对切换过程暂态分量造成的影响，进而确定最佳切换方式，限于篇幅，此处从略。
4 平滑切换控制
L1 iL
Isin(λt+β)
其中， ϕ = arctan[
′ = i L / C − U C /( RC ) 且有：U C
(5)
根据式(3)、(4)、(5)三式，可求出特定值为独立向并网切换微分方程中的UC提供初始值。同样按照上述分析，设电网电压为：
U grid = U1 sin(ξt + θ )
Abstract：The distributed generation system which using the renewable energy has two operation modes： stand-alone mode and grid-connection mode. It is necessary to achieve a smooth switch between the two modes to reduce the voltage and current mutation，thereby to relief the damages to the load，power grid and even the inverter. Paper discussed the double mode operation of single-phase inverter with LCL filter，analyzed the switching transient，created a system simulation model based on the smooth-switch control，verified the feasibility of the control theory through the result of the simulation experiment，and also provides a reference for the further experiment and application. Key words：LCL filter；single-phase inverter；double mode operation；Smooth-switch
(3)
iL =
U 1 / R 2 + C 2ω 2 sin(ωt + α − ϕ ) (1 − L1Cω 2 ) 2 + ( L1ω / R) 2
L1ω (1 − L1Cω 2 ) R ]
(4)
3 切换暂态分析
一般所研究的平滑控制策略均从控制算法出发来研究减小切换电流、电压冲击的方法，却没有以电路为基础分析切换过程中引起电流、电压变化的原因及影响因素。文献[8]应用电路分析原理中的基本方法，建立了分布式发电并网切换电路微分方程，并从时域角度对并网暂态入网电流与负载电压响应进行了分析，但其分析过程未考虑两种控制方式（电压型控制与电流型控制）之间的转换。为更好的体现并网暂态不同控制方式间的切换所造成的影响，可对两种运行模式建立等效电路模型进行分析。 3.1 等效状态电路分析[8]
图 1 双模式运行单相逆变系统结构示意图
器不同的是：图中的L1、C主要是滤除逆变器输出平衡电网电压和电压纹波， L2滤除进网电流纹波， [7] 逆变器输出电压。STS为控制并网切换的静态开关，可选用双向晶闸管，其特点为在电流过零后才会完全关断。由图可知，直流电经逆变桥后变为交流电送入滤波环节，STS关断时，系统运行于其输出相当于传统的独立模式，由于L2不起作用， LC滤波器，滤波器输出直接连接本地负载；STS 闭合时，系统进入并网运行模式，交流电经 LCL 滤波后送入电网。
可以得到并网时刻关于 UC、ig 的微分方程，见式 (5)、(6)，并可求出其通解，同理，其解包含暂态分量与稳态分量，这里仅对暂态分量进行分析。
i g L2
R iR
L2 dU C +UC = R dt dt L2 Iλ cos(λt + β ) + U1 sin(ξt + θ ) L2 C
2
d 2U C
(2) 其中，τ、 ω ′ 、A、B 为与电路参数相关的常量。独立模式运行至稳态时，暂态分量为 0，可得出稳态分量的UC、iL(电感电流)的表达式：
U C = A cos ωt + B sin ωt =
U sin(ωt + α − ϕ ) (1 − L1Cω 2 ) 2 + ( L1ω / R) 2
1 引言
随着能源供需矛盾的日渐突出，新型可再生能源分布式发电技术成为关注重点。该技术采用风能、太阳能等新能源的分布式发电系统，通过电力电子变换装置将新能源转化为符合国家电能质量标准的交流电。该系统通常有独立发电与并网发电两种运行模式，能源充足时，系统工作于并网模式，一方面保证本地负载正常工作，另一方面将多余的电能输送给电网，提高能源利用率；反之，系统则切换至独立模式，仅为本地负载供电。分布式发电系统与电网或负载的接口常采用 [1] 逆变器，其控制系统的设计会影响系统的性能，因此，研究逆变器控制具有重要的实际意义。在并网运行模式下，逆变器输出电压被电网电压钳位不可控，需要控制器对入网电流进行有效的控制，即此时为电流型控制方式；而在独立运行模式下，逆变器输出对负载来说相当于一个
2 系统结构
如图 1 所示为双模式运行单相逆变系统结构， Cdc为直流母线输入电容，Q1-Q4为逆变桥开关管，系统输出端采用LCL滤波器，与传
+
L1 dU C + U C = U sin(ωt + α ) (1) R dt
U C = e - τt (C1 sin ω ′t + C 2 cos ω ′t ) + A cos ωt + B sin ωt
系统并网前，逆变器以独立模式运行对本地负载供电，故可将逆变桥等效为交流电压源，并忽略隔离变压器，等效电路如图 2(a)所示，同理可得出并网运行等效电路如图 2(b)所示。为简化问题，论文以逆变器输出的基波分量为例进行分析。根据图 2(a)由基尔霍夫电压定律和电流定律以和电路元件的伏安特性，可得关于UC（负载电压）的微分方程，经整理可得（1）式，通过计算可得出UC的解，见（2）式。
基于 LCL 滤波器的单相逆变器独立/并网双模式运行平滑切换控制策略研究
陈亚爱，金雍奥，温春雪（北方工业大学电力电子与电气传动北京市高等学校工程研究中心，北京，100144）
摘要：采用可再生能源分布式发电系统存在两种运行模式：独立运行与并网运行。两种模式之间需实现平滑切换，以减小电压、电流的突变，从而缓解对负载、电网及逆变器的损害。论文讨论了基于 LCL 滤波器的单相逆变器双模式运行方式，并对其切换暂态进行分析，针对平滑切换控制，建立了系统仿真模型，进行仿真实验，结果验证了该控制理论的可行性，为实验研究及工程应用提供一定参考。关键字：LCL 滤波器；单相逆变器；双模式运行；平滑切换中图分类号：TM464，TN86 文献标识码：A