LCL滤波单相并网逆变器的控制设计

针对LCL滤波器较低的阻尼易使系统不稳定以及分布式发电需满足并网标准的问题,从直流母线电压控制、阻尼和电流控制及电网同步化等方面对并网逆变器进行研究。改进的直流母线电压控制增加了电压的控制带宽和动态性能,使系统具有较好的阻尼效果,而且易于闭环控制系统的设计,电网同步控制使并网电流近似一致地跟踪电网电压。仿真分析表明,所设计的逆变器可行、有效。     

LCL滤波并网逆变器控制技术综述

并网逆变器是微电网与大电网的接口,控制进网电流质量是系统的关键.LCL滤波器具有良好抑制高频能力,但谐振频率处的谐振峰会导致系统的不稳定.针对LCL滤波器谐振电流控制技术,分析系统谐振的根源;结合典型电流抑制方案介绍控制器设计思想,分析设计方法的利弊.指出并网逆变器研究所面临的问题和未来的研究方向.     

单相LCL型并网逆变器新型递归神经网络控制

以单相LCL型并网逆变器为研究对象,针对传统比例识分(PI)矢量控制方法存在解耦不准确,且参数固定难以在时变的、非线性的系统参数变化下保证控制性能最优的不足,提出了一种递归神经网络(RNN)控制方法。该控制方法无需对系统解耦,而是基于完整的系统方程,使用单个神经网络控制器取代2个电流回路PI控制器。RNN控制采取了一种改进的列文伯格-马夸尔特(LM)训练算法,该算法相较于传统LM算法,减小了存储和运算难度,提高了训练效率和收敛速度。结果表明：该控制策略下逆变器并网电流总谐波畸变率(THD)由3.5%下降至2.6%,逆变器具有更高质量的稳态输出电流和更快速的动态响应性能,验证了RNN控制策略的可行性。     

基于改进型锁相环的单相并网逆变器

单相并网逆变器广泛地应用在新能源发电领域,它的一个关键技术就是对电网电压的锁相。分析了基于Park变换的锁相环原理,并进行了改进。针对并网逆变器采用的LCL滤波器,采用了基于电容电流前馈的有源阻尼控制方案,推导了LCL滤波器的模型,在此基础上加入电容电流前馈,推导出加入前馈后的数学模型,给出了不同前馈系数的bode图,分析出不同前馈系数的变化趋势。通过单相并网逆变器的仿真实验,验证了改进型锁相环和有源阻尼控制的正确性。搭建了硬件平台,进行了并网硬件实验,验证了以上理论的正确性和可行性。     

基于滤波器的有源阻尼控制的LCL型光伏并网逆变器

依据LCL型光伏并网逆变器离散域数学模型,从采样频率与LCL滤波器谐振频率之间的关系入手,讨论了小于、等于以及大于临界采样频率的不同频段内系统的稳定性.深入分析在不同的采样频率下,LCL型并网逆变系统产生不稳定的因素,并指出改造系统特性的方法.引入2种不同的数字滤波器分别与比例谐振(PR)控制器构成复合控制器,分别从系统幅值和相位两方面改造系统特性,使整个并网系统在不同的采样频率下保持稳定.仿真与实验结果验证了本文分析结论的正确性.     

LCL并网逆变器二自由度PID单电流有源阻尼方法

提出了一种LCL并网逆变器二自由度比例积分微分(two degrees-of-freedom PID control,2DOF-PID)单电流反馈有源阻尼控制策略,其由比例积分(PI)环节和不完全微分环节两部分构成.比例积分环节控制并网电流高质量接入电网;不完全微分环节增强LCL逆变器的阻尼系数,有效抑制系统与电网形成的谐振尖峰,提高系统可靠性与稳定性,并改善系统的动态响应速度.该方法不用增加电压和电流传感器,系统成本低.建立了2DOF-PID控制系统的传递函数,分析了系统的稳定裕度与动态特性,选取了合适的控制参数,构建了系统仿真模型和实验平台.仿真与实验结果表明:2DOF-PID控制的LCL并网逆变器的满载并网电流畸变率仅为2.2%,远低于国家标准(GB/T 30427-2013)的要求;当系统从半载跳变到满载时,系统超调量低于9%,响应速度比其他方法更快.     

LCL型并网逆变器的自适应 开关频率控制

针对光伏系统工作在低功率状态下LCL滤波器的滤波效果变差的问题,提出一种根据逆变器瞬时输出功率改变开关频率的控制策略.首先,分析LCL滤波器各参数的设计方法,采用单级光伏并网逆变结构,在基于电网电压定向的矢量控制(VOC)的基础上建立频率控制环,以确定当前功率状态下开关管的最佳开关频率.其次,分析频率环中功率鉴定器、频率鉴定器和频率滞环比较器的设计方法.最后,通过实验对比传统固定开关频率控制和自适应开关频率控制的并网电流波形.实验结果表明:该自适应开关频率控制方法能降低并网电流畸变率,有效改善并网电能质量,控制策略具有可行性和有效性.     

基于模糊比例准PR控制的并网逆变器

在准PR控制器的基础上,针对固定比例系数P结合模糊控制在线实时调整提出模糊比例准PR控制方法,通过Matlab/Simulinκ平台进行仿真验证.结果表明:模糊比例准PR控制方法控制性能更加优越,在准PR控制的基础上结合模糊控制,具有更好的动态跟踪特性,同时具有更好的适应性、稳定性.     

三相LCL型并网逆变器的模型分析及解耦控制

建立了同步旋转坐标下三相LCL型并网逆变器的平均模型,提出该模型存在的谐振峰问题,并分析了阻尼电阻对系统谐振峰的影响,揭示了该模型的新特性。在同步旋转坐标系下,传统的单闭环控制方案无法实现D轴与Q轴的解耦,针对此问题提出了一种三相LCL型并网逆变器的解耦控制方案。该方案的基本思想是:应用框图等效变换原理,逐步消除每个滤波器元件D轴与Q轴之间的耦合项,并将所有解耦项移至控制器之后,得到系统总的解耦表达式,实现D轴与Q轴的完全解耦。仿真和实验结果表明:与传统的单闭环控制方案相比,提出的控制方法能有效解决D轴与Q轴的耦合问题,实现有功功率与无功功率的独立控制,且系统具有良好的动态响应特性,可为新能源并网逆变器的精准功率控制提供技术保障。     

小功率单相并网逆变器并网电流的比例谐振控制

针对小功率单相并网逆变器传统网压前馈的PI(比例积分)控制器在跟踪正弦电流指令时存在稳态误差和抗干扰能力差等方面缺陷,文中给出了一种PR(Proportional-resonant比例谐振)控制器,并在稳定性、稳态误差和抗干扰性能上比较了PI和PR两种控制器.最后,搭建了仿真和实验平台,对理论分析结果进行验证.结果表明PR控制器在单相并网电流控制更具有优越性.     

一种电流源型并网逆变器的有源阻尼控制策略

针对微网中电流源型并网逆变器中滤波器自身谐振问题,比较分析了无源阻尼和有源阻尼谐振抑制方法,提出了一种基于输出滤波电容谐波电压检测的有源阻尼控制策略,给出一种虚拟电阻计算方法.基于该控制策略建立了系统仿真模型.仿真结果表明,应用有源阻尼控制方案可很好地抑制滤波器自然谐振频率附近由逆变器输出高次谐波电流及由电网谐波电压在...     

LCL滤波并网逆变器新型阻尼控制策略

无源和有源阻尼协同控制保证系统具有良好的阻尼效果,但闭环设计较为困难。加权电流控制降低了系统的阶数,使系统易于实现闭环设计,然而并网电流谐波抑制效果受到系统非理想因素的影响,并且系统带宽受到限制。为此提出将无源和有源阻尼协同控制并与加权电流控制相结合的方法,提高了系统的稳定性,增大了系统带宽,并能满足分布式发电的并网标准。Matlab仿真结果表明,所提出的控制方法是可行有效的。     

实时电流跟踪型并网逆变器谐波抑制方法

提出了一种改进的带非线性负载的三相并网逆变器谐波抑制方法,此方法不仅简单,而且与传统的谐波抑制方法相比具有较强的鲁棒性.利用检测电流的方式以及两个PI控制器的调节作用实现谐波电流的实时跟踪.通过Matlab/Simulink仿真结果表明提出的实时电流跟踪型并网逆变器谐波抑制策略不仅可以抑制非线性负载带给电网的谐波干扰,而且当负载大小变化后仍可以实现有效抑制.     

SAPF并网LCL滤波器稳定性

针对并联有源电力滤波器并网接口LCL滤波器存在谐振峰,易使系统发散的问题,利用增加系统阻尼的方式对滤波器进行改进.研究分析有源阻尼方式优于无源阻尼方式,提出电容电流内环反馈、电容电压内环反馈以及电感电流内环反馈三种双闭环控制模型.通过伯德图法、根轨迹法确定系统的稳定性以及稳定范围,并确定最佳增阻尼.研究结果表明:该方法可有效抑制谐振峰,且稳定性好、成本低、效率高.     

基于PR控制的三相光伏发电并网逆变器研究

在光伏发电并网过程中,为了不影响电网的质量,必须保证光伏发电系统的输出电流与电网电压在频率、相位和幅值上保持高度一致。为了使光伏并网逆变器输出的并网电流满足相关的并网标准,选择合适的并网滤波器以及并网控制策略是关键。为了提高并网电流的质量,减少并网谐波电流对电网的污染,选择带LCL滤波器的三相全桥逆变电路。在并网控制策略上选择基于并网电流和电容电流的双环电流控制,将PR控制引入到双环控制系统中,从理论上分析了PR控制能实现对并网正弦参考电流的零稳态误差跟踪和抗电网电压干扰。将双环电流控制和SVPWM相结合,通过仿真实验证实了系统的稳定性。     

微电网系统中并联LCL滤波器谐振特性

微电网系统中的并联接口逆变器通常采用电感-电容-电感(LCL)滤波器接入公共交流母线。该文分析了并联逆变器系统中LCL滤波器的谐振频率分布情况,并和传统的单逆变器系统LCL滤波器谐振频率分布特点进行了比较。理论结果显示:和传统的单逆变器系统相比,并联系统中出现了额外的谐振尖峰,且谐振频率随着网侧电感取值的变化发生偏移。理论分析表明:上述谐振频率的改变由滤波器无源网络变化引起。仿真和实验结果验证了该谐振峰值的存在。     

动态矩阵的三相并网逆变器抗扰动控制方法

为解决传统PI控制不足,有效降低电网电流谐波畸变率,提出一种基于动态矩阵的三相并网逆变器抗扰动控制方法。该方法通过阶跃响应法建立三相LCL并网系统的预测模型,设计LCL滤波器参数保证系统的稳定性,选择并网电流作为控制对象,设计动态矩阵滚动优化目标函数和反馈校正环节,以控制增量的形式对SVPWM调制波的调制比进行预测控制。仿真结果表明,在外界较大扰动下,与PI控制相比,基于动态矩阵的控制方法可将并网电流谐波畸变率降低134%,具有更好的抗扰动性     

基于CQPSO的LCL滤波器设计方法

针对光伏并网逆变系统中LCL滤波器参数设计的困难,提出采用混沌量子粒子群算法对滤波器参数进行寻优.利用混沌优化方法具有的随机性、有界性、遍历性等特性,来扩大算法的搜索范围和提高收敛速度.对LCL滤波器进行分析后,确定约束条件,结合算法来对其参数进行优化设计.对三相光伏并网逆变器进行仿真实验,将混沌量子粒子群算法与自适应遗传算法进行比较,结果表明该算法比自适应遗传算法有更好的滤波效果,谐波畸变率也更小.     

单相电流型PWM逆变器的一种新的控制方式

把高功率因数变换器领域中所研究的脉冲面积调制法引入到电流逆变器的控制中 ,有效地抑制了输出电流中的低次谐波。从模拟结果看 ,效果是理想的