基于多重PR控制的LCL型逆变器谐波抑制

图 3 所示为无差拍电流控制的框图
图 2 dq 坐标系下 LCL 滤波器的结构框图
4 控制策略 4.1 基于无源阻尼的无差拍控制策略
目前较差拍电流控制的框图， 根据系统的稳定性和动态响应要求选择合 适的 kp1、kp2、kp3 参数，对无差拍控制 的增益进行修正。无差拍控制方法与传统 的 SVPWM 整流器相比，脉冲宽度根据整 流器当前的电路状态实时确定，因而具有 更优越的动态性能。文中给出的方法将无 差拍与传统的 PI 控制方法相结合，即利用 了无差拍控制的快速动态响应特性，又利 用 PI 控制具有的较强的鲁棒性，设计出来 的控制器具有良好的性能。但是无差拍控 制需要的传感器较多，这就增大系统的体 积，也会使得系统的成本增加。故这种控 制策略并未得到广发的应用。
LCL 型三相并网逆变器控制策略综述
摘要 随着新能源发电技术的发展，并网发电系统得到越来越广泛的应用，在并网系
统中并网逆变器是其核心部件。然而，过多的并网逆变器与电网相连会导致系统的谐波分 量的增大，进而影响系统的稳定性。通过对并网逆变器输出端加入滤波器，可以有效的减 少谐波的注入。但是滤波元件的加入会影响逆变器的稳定性，对逆变器的控制策略提出了 更高的要求。本文，通过对电压型三相并网逆变器分析为例，给出了 LCL 型滤波器的数学 模型，并对一些控制策略进行分析和比较。最后，展望了基于 LCL 型滤波器的三相电压型 并网逆变器控制策略的研究热点和研究方向。
di1 udc sk sk uc L1 dt k a ,b ,c di uc L2 2 e dt i C duc i 2 1 dt i C dudc i s dc dc 1 k dt k a ,b ,c
关键词：LCL 型滤波器 控制策略 并网逆变器 1 引言

ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ．Ｌ ＣＬ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｃ ｏ ｍｅ ａ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ｃ ｏ ｎ ｆ ｉ ｇ ｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｗｉ ｄ ｔ ｈ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ． Ｂ ｕ ｔ ｆ ｏ ｒ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｄ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｄ ｂ ｙ ｌ ｏ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｏ ｒ ，ｂ ｉ ｇ ｌ ｅ ａ ｋ ａ ｇ ｅ ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ・ ｔ ｏ ｒ ，ｉ ｔ ｍａ ｙ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｏ ｎ ａ ｎ ｔ ｉ — ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｇ ｒ ｉ ｄ — ｃ ｏ ｎｎ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｌ ＣＬ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ． Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ，ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｐ ｌ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ｆ ｏ ｒ ｇ ｒ ｉ ｄ — ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ． Ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｈ ｅ ｌ ｐ ｏ ｆ Ｂｏ ｄ ｅ ｆ ｉ ｇ ｕ ｒ ｅ 。ａ ｎ ｔ ｉ — ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｉ ｓ ａ ｂ ｌ ｅ ｔ ｏ ｂ ｅ ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｄ ． Ｉ ｎ ａ ｄ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｓ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ － ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｇ ｒ ｉ ｄ — ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＬＣＬ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｅ ｎ— ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｇ ｒ ｉ ｄ — ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ；ＬＣＬ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ；ｗｅ ａ ｋ ｇ ｒ ｉ ｄ；ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ

第３５卷 第９期
文章编号 ：１００６—９３４８（２０１８）０９－０１１６－０５
计 算 机 仿 真
２０１８年９月
三 相 ＬＣＬ并 网 逆 变 器 改 进 型 准 比例 谐 振 控 制 技 术
叶 吉 亮 ，李 岚 ，刘海 霞 ，王 宇龙
（太原理工大学 电气与动力工程学院 ，山西 太原 ０３００２４）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｉｎ ｌａｒｇｅ－ｓｃａ ｌｅ ｎｅｗ ｅｎｅｒｇｙ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｆｉｅｌｄ，ａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｑｕａｓｉ－ＰＲ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ＰＩ ｃｏｎｔｒ ｏｌ，ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｃａｎ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｓｕｐｐｒｅｓｓ ｔｈｅ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｔｗｏ－ｐｈａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｅｌｉｍｉｎａｔｅ ｔｈｅ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｄ ｃｕｒｒｅｎｔ．Ｗｈｉｌｅ ａｄｄｉｎｇ ｔｈｅ ｓｎｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｆｅｅｄ－ｆｏｒｗａｒｄ ｃｏｎｔ ｒｏｌ ｔｏ ｃｕｒｅｎｔ ｌｏｏｐ，ｉｔ ｗｉｌｌ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｆｕｒｔｈｅｒ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ａｎｔｉ ｄｉｓｔｕｒｂａ ｎ ｃｅ ａｂｉｌｉｔｙ，ｂｕｔ ａ ｌｓｏ ｓｔａｂｉｌｉｚｅ ｔｈｅ ｓｎｄ ｃｏｎ— ｎｅｃｔｅｄ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｉｎ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ ｗｏｒｋｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ＭＡＴＬＡＢ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔ ｈｅ ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ ＬＣＬ ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｃａｎ ｏｂｔａｉｎ ｈｉｇｈ－ｑｕａｌｉｔｙ ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｃｕｒｒｅｎｔ ａ ｎ ｄ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａ ｎ ｄ ｓｔａ ｂ ｌｅ ｏｐｅｒ－ ａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ａ ｓｙｍｍｅｔｒｙ ａｎｄ ｈａｒｍｏｎｉｃ． ＫＥＹ－Ｗ ＯＲＤＳ：Ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｉｎｖｅｒｔｅｒ；Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｑｕａｓｉ ｐｒｏｐｏｒ ｔｉｏｎａ ｌ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ；Ｇｒ ｉｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｆｅｅｄ－ｆｏｒ ｗ ａ ｒｄ； Ｖｏｌｔａｇｅ ｕｎｂａ ｌａｌｉｃｅ； Ｈａｒｍ ｏｎｉｃ

Ｉ 一 探索 婴察………
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基于Ｌ Ｃ Ｌ 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 ，Ｌ ＣＩ 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 Ｌ Ｃ Ｉ 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 （ ＤＰ Ｃ） 的控 制 策 略 ，对 Ｌ ｃ Ｌ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 ；Ｌ ＣＬ 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Ｔ Ｈ Ｄ（ 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 １ ９ ９ １ 年 Ｔ ｏ ｋ ｕ ｏ Ｏ ｎ ｈ ｉ ｓ ｈ ｉ 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 （ Ｌ Ｄ Ｐ Ｃ ） ，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 ，Ｌ Ｄ Ｐ Ｃ 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Ｄ Ｐ Ｏ 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 （ Ｄ Ｐ Ｃ） 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