LCL滤波并网逆变器的数字单环控制技术研究
一、本文概述
随着可再生能源的快速发展，光伏、风电等分布式发电系统得到了广泛应用。这些系统通常需要通过并网逆变器与电网相连，以实现电能的转换和传输。并网逆变器在运行过程中会产生谐波和无功功率，对电网造成污染。为了改善并网逆变器的电能质量，LCL滤波器被广泛应用于其输出端。LCL滤波器的引入也给并网逆变器的控制带来了挑战。
本文旨在研究LCL滤波并网逆变器的数字单环控制技术，以提高并网逆变器的电能质量和稳定性。文章将对LCL滤波器的原理和特性进行详细介绍，分析其在并网逆变器中的应用及存在的问题。文章将重点探讨数字单环控制技术在LCL滤波并网逆变器中的应用，包括控制策略的设计、控制算法的实现以及数字控制器的设计等方面。文章将通过实验验证所提控制策略的有效性和优越性，为LCL滤波并网逆变器的实际应用提供理论支持和技术指导。
本文的研究内容对于提高分布式发电系统的电能质量和稳定性具有重要意义，有助于推动可再生能源的发展和应用。本文的研究成果也可为其他类型滤波器的数字控制技术研究提供参考和借鉴。 二、LCL滤波并网逆变器概述
随着可再生能源的快速发展，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。LCL滤波并网逆变器作为一种高效的电力转换设备，其性能优化和控制策略的研究具有重要意义。LCL滤波器由电感、电容和电感组成，具有低阻抗高频谐波的特性，可以有效滤除并网电流中的高频谐波分量，提高并网电流的质量。
LCL滤波并网逆变器的工作原理是将直流电能转换为交流电能，并通过LCL滤波器将并网电流中的高频谐波滤除，使并网电流接近正弦波，以满足电网对电能质量的要求。在并网过程中，逆变器需要实时调整输出电压和频率，以适应电网的变化，保证电力系统的稳定运行。
数字单环控制技术是LCL滤波并网逆变器控制策略的一种重要形式。该技术通过数字化采样和计算，实现对并网电流的高精度控制。与传统的模拟控制相比，数字单环控制具有更高的控制精度和灵活性，可以方便地实现各种复杂的控制算法，提高逆变器的运行效率和稳定性。
基于PR调节器的并网型逆变器谐波抑制策略
王印松;王姝媛;海日
【摘 要】解决LCL型并网逆变器谐振问题的有效途径是采用电容电流反馈的有源阻尼法,比例谐振(PR)调节器因具有良好的准确性和抗干扰性能,比PI调节器更适于对并网电流控制,但电网电压背景谐波会使并网电能质量变差.提出了一种基于电网电压微分前馈和PR调节器相结合的双闭环控制策略,经过适当变换,电容电流内环等效为网侧电感电压微分反馈,电网电压前馈等效为比例前馈.仿真实验结果表明,基于电网电压微分前馈和PR调节器相结合的控制策略可以基本避免电网电压谐波影响并网电能质量,且该策略可以省去对三相电容电流的检测,在很大程度上节约了成本.
【期刊名称】《电源技术》
【年(卷),期】2016(040)001
【总页数】5页(P184-188)
【关键词】LCL滤波器;并网逆变器;PR调节器;并网电流;背景谐波
【作 者】王印松;王姝媛;海日
【作者单位】华北电力大学控制与计算机工程学院,河北保定071003;中国电力科学研究院计量研究所,北京100192;华北电力大学控制与计算机工程学院,河北保定071003
【正文语种】中 文
【中图分类】TM464 在追求低碳社会的今天，可再生能源如太阳能，因其储量丰富、无污染逐渐得到了世界各国的广泛关注。太阳能利用的主要方式是太阳能光伏并网发电。光伏并网逆变器是光伏系统能量转换与控制的核心，其作用是把光伏电池阵列输出的直流电能转换成能并入电网的交流电能。L型滤波和LCL型滤波在光伏并网逆变器输出滤波器中应用较多[1]。相比于L滤波器，LCL型滤波器具有三阶的低通滤波特性，因而对于同样谐波标准和较低的开关频率，可以采用相对较小的滤波电感设计，有效减小系统体积并降低损耗[2]。
通常用PI或PR调节器来进行光伏系统并网控制。PI调
本文针对文献[6]中存在的问题进行了一定的改进，提出一种基于电网电压微分前馈和PR调节器相结合的并网电流双闭环控制策略，等效变换为基于电网电压比例前馈的网侧电感电压微分反馈内环，并网电流外环策略，通过Matlab/Simulink仿真实验验证了本文所提控制策略的正确性。
LCL并网逆变器双闭环控制策略及其参数设计
梁毅;谢运祥;关远鹏
【摘 要】LCL滤波器广泛应用于并网逆变器中,但弱电网下电网阻抗的波动和数字控制器的延时均可能使逆变器失稳,逆变器侧电流较大的高频谐波也会影响逆变器的使用寿命.本文基于双电流闭环控制的逆变器提出一种完备的参数设计方案.首先建立系统在数字控制下的精确模型,根据劳斯判据确定控制参数的取值范围,然后对有源阻尼特性进行分析从而确定反馈系数K的最佳取值.最后采用系统简化模型计算具体的控制参数,在保证精度的同时降低了计算过程的复杂性.实验结果表明所设计的控制器使并网逆变器具有更好的动态和稳态特性.
【期刊名称】《电工电能新技术》
【年(卷),期】2019(038)004
【总页数】9页(P30-38)
【关键词】LCL并网逆变器;逆变器侧电流反馈;控制延时;有源阻尼;控制参数
【作 者】梁毅;谢运祥;关远鹏
【作者单位】华南理工大学电力学院,广东 广州510640;华南理工大学电力学院,广东 广州510640;华南理工大学电力学院,广东 广州510640
【正文语种】中 文
【中图分类】TM46
1 引言 在世界能源枯竭的背景下，大量的太阳能、风能等可再生能源的应用成为一种必然的趋势。并网逆变器是可再生能源发电系统与电网之间的能量传递装置[1-4]。为降低入网电流的总谐波畸变率(Total Harmonic Distortion，THD)，通常选择在逆变器与电网间加入LCL滤波器。但LCL滤波器是一个三阶系统，其频率响应在谐振频率处存在谐振尖峰，会使系统发生震荡，增大了逆变器的控制难度，并引入网侧电压谐波干扰，降低了系统的稳定性。如何阻尼LCL滤波器的谐振尖峰成为并网逆变器的研究热点之一。无源阻尼结构简单，只需要在滤波电感或电容支路中串联或并联合适的电阻即可实现对谐振的抑制[5]。但由于加入电路的电阻造成大量的能量损耗，故该方法逐渐被有源阻尼的方法取代[6]。
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
