LCL型光伏并网逆变器无源阻尼控制策略
发布时间：2021-10-07 19:59
LCL滤波器在谐振频率处存在的谐振尖峰,将使系统振荡,影响电能质量,因此需要进行有效的阻尼。针对该问题,在三相LCL型光伏并网逆变系统中采用电容串联型无源阻尼电流双环控制策略来修善LCL滤波器的幅频曲线,以抑制谐振特性,提高系统性能。同时,深入分析内环采用不同的参数作为反馈变量对系统的影响。最后在MATLAB/Simulink软件中进行仿真,经理论分析和仿真验证,该控制策略可以有效地抑制谐振尖峰、提高系统性能和减小并网电流的谐波含量。
【文章来源】：电源技术. 2020,44(09)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图４?基于电容串联电阻法的ＬＣＬ型并网逆变器无源阻尼??控制结构图??对并网逆变器而言，其首要目标是控制并网电流使其??
Ｂｏｄｅ图（图３）可知，ＬＣＬ滤波器存在的积??分项使其在低频段内以－２０?ｄＢ／ｄｅｃ的速率衰减。而且作为一??２．１电容支路串联电阻对系统的影响??实际上，ＬＣＬ滤波器的谐振特性是由较低的系统阻尼所??导致的，因此，需要在理论上增加系统的阻尼来解决谐振问??题。从控制特性、滤波特性、阻尼特性及功率损耗的角度综合??分析，电容支路串联电阻型的无源阻尼方案相比其他的无源??阻尼方案控制性能更好＇系统电容支路加人阻尼电阻后，图２??的单相等效电路变为图５的形式，其相对应的控制框图如图６??所示。??（?）?’￡｜＝?＝?ｃ?？Ｈ，??个三阶系统，在高于转折频率的情况下，高频谐波衰减速率达??到－６０?ｄＢ／ｄｅｃ，远高于Ｌ型和ＬＣ型滤波器在该频率段内的衰??减率。同时，为使系统输出特性无谐振尖峰，只要保证ＬＣＬ滤??波器分母部分引起的谐振峰的最大上升斜率不大于２０?ｄＢ／ｄｅｃ??频率／（ｒａｄ?？?ｓ＿１）??图３?滤波器的Ｂｏｄｅ图??２电容串联型无源阻尼控制策略基本??描述??图４为采用电容串联型无源阻尼电流双环控制策略的并??网逆变系统结构图。??图５?电容支路串联电阻时单相等效电路??由图６分析可知，其传递特性为：??Ｇ（ｓ＼＝?ｈ（ｓ）?＝?ＣＲｓ?＋?１???。＿?ｕ￣Ｊｓｊ?＿?Ｌ＾Ｃｓ１?＋?（ｉ，?＋?Ｌ２）ＣＲｓ２?＋?ｍ?＋?Ｌ２）ｓ?（３）??相比式（１），除了分母部分引人了阻尼项（即ｓ的平方项），分子??还增加了一个零点。??Ｕｉｎ，??图６?电容支路串联电阻的等效方框图??图７中所示，从阻尼特性的角度来说，系统无阻尼电阻??时，存在谐振问题。然而随着串联的阻
节后，得到信号ｒｄ、，将其与实??际值“进行比较，差值再经Ｐａｒｋ－Ｃｌａｒｋ变换得到调制信号，??进而通过ＳＰＷＭ模块产生驱动信号，驱动逆变器各开关管，实??现电能的变换。??图２?单相等效电路??由图２可推导出ＬＣＬ滤波器开环传递函数为ｍ：??Ｕｓ）??式中ｕ??ｆ?Ｚ，Ｚ２Ｃ？３?＋?（Ｚ，?＋?Ｌ２）ｓ?Ｌ１Ｌ２Ｃｓ｛ｓ＇１?＋?〇４）??为ＬＣＬ滤波器的谐振频率，可表示为：??：２兀九??＝ｌ１＋ｌ２??ｉｗ：??（１）??（２）??由传递函数和其Ｂｏｄｅ图（图３）可知，ＬＣＬ滤波器存在的积??分项使其在低频段内以－２０?ｄＢ／ｄｅｃ的速率衰减。而且作为一??２．１电容支路串联电阻对系统的影响??实际上，ＬＣＬ滤波器的谐振特性是由较低的系统阻尼所??导致的，因此，需要在理论上增加系统的阻尼来解决谐振问??题。从控制特性、滤波特性、阻尼特性及功率损耗的角度综合??分析，电容支路串联电阻型的无源阻尼方案相比其他的无源??阻尼方案控制性能更好＇系统电容支路加人阻尼电阻后，图２??的单相等效电路变为图５的形式，其相对应的控制框图如图６??所示。??（?）?’￡｜＝?＝?ｃ?？Ｈ，??个三阶系统，在高于转折频率的情况下，高频谐波衰减速率达??到－６０?ｄＢ／ｄｅｃ，远高于Ｌ型和ＬＣ型滤波器在该频率段内的衰??减率。同时，为使系统输出特性无谐振尖峰，只要保证ＬＣＬ滤??波器分母部分引起的谐振峰的最大上升斜率不大于２０?ｄＢ／ｄｅｃ??频率／（ｒａｄ?？?ｓ＿１）??图３?滤波器的Ｂｏｄｅ图??２电容串联型无源阻尼控制策略基本??描述??图４为采用电容串联型无源阻尼电流双环控制策略的并??网逆
【参考文献】：
期刊论文
[1]并网逆变器LCL滤波器的参数优化设计[J]. 黄亦欣,汤亚芳,于淼,李君卫,冒国龙. 电测与仪表. 2019(12)
[2]带LCL滤波三相并网逆变器准比例谐振控制[J]. 阳喜. 电气开关. 2018(06)
[3]独立电力系统电压源型LCL逆变器虚拟阻尼控制[J]. 黄美娴,付立军,胡健. 电测与仪表. 2018(18)
[4]弱电网下LCL型逆变器自适应控制策略[J]. 黄辉先,刘湘宁,韩建超,李鑫伟. 控制工程. 2018(08)
[5]三相LCL光伏并网逆变器的新型入网控制策略[J]. 李彦哲,保婷婷. 控制工程. 2018(08)
[6]三相并网逆变器滤波器研究[J]. 玄兆燕,贾万泳,景会成,赵欣. 机械工程与自动化. 2018(02)
[7]LCL型三相光伏并网逆变器新型控制策略研究[J]. 王金强,王思华. 电测与仪表. 2018(06)
[8]基于PI调节器和电容电流反馈有源阻尼的LCL型并网逆变器闭环参数设计[J]. 鲍陈磊,阮新波,王学华,潘冬华,李巍巍,翁凯雷. 中国电机工程学报. 2012(25)
[9]无源阻尼滤波器分析[J]. 刘珺,邵亮. 电气应用. 2007(04)
本文编号：3422677
【文章来源】：电源技术. 2020,44(09)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图４?基于电容串联电阻法的ＬＣＬ型并网逆变器无源阻尼??控制结构图??对并网逆变器而言，其首要目标是控制并网电流使其??
Ｂｏｄｅ图（图３）可知，ＬＣＬ滤波器存在的积??分项使其在低频段内以－２０?ｄＢ／ｄｅｃ的速率衰减。而且作为一??２．１电容支路串联电阻对系统的影响??实际上，ＬＣＬ滤波器的谐振特性是由较低的系统阻尼所??导致的，因此，需要在理论上增加系统的阻尼来解决谐振问??题。从控制特性、滤波特性、阻尼特性及功率损耗的角度综合??分析，电容支路串联电阻型的无源阻尼方案相比其他的无源??阻尼方案控制性能更好＇系统电容支路加人阻尼电阻后，图２??的单相等效电路变为图５的形式，其相对应的控制框图如图６??所示。??（?）?’￡｜＝?＝?ｃ?？Ｈ，??个三阶系统，在高于转折频率的情况下，高频谐波衰减速率达??到－６０?ｄＢ／ｄｅｃ，远高于Ｌ型和ＬＣ型滤波器在该频率段内的衰??减率。同时，为使系统输出特性无谐振尖峰，只要保证ＬＣＬ滤??波器分母部分引起的谐振峰的最大上升斜率不大于２０?ｄＢ／ｄｅｃ??频率／（ｒａｄ?？?ｓ＿１）??图３?滤波器的Ｂｏｄｅ图??２电容串联型无源阻尼控制策略基本??描述??图４为采用电容串联型无源阻尼电流双环控制策略的并??网逆变系统结构图。??图５?电容支路串联电阻时单相等效电路??由图６分析可知，其传递特性为：??Ｇ（ｓ＼＝?ｈ（ｓ）?＝?ＣＲｓ?＋?１???。＿?ｕ￣Ｊｓｊ?＿?Ｌ＾Ｃｓ１?＋?（ｉ，?＋?Ｌ２）ＣＲｓ２?＋?ｍ?＋?Ｌ２）ｓ?（３）??相比式（１），除了分母部分引人了阻尼项（即ｓ的平方项），分子??还增加了一个零点。??Ｕｉｎ，??图６?电容支路串联电阻的等效方框图??图７中所示，从阻尼特性的角度来说，系统无阻尼电阻??时，存在谐振问题。然而随着串联的阻
节后，得到信号ｒｄ、，将其与实??际值“进行比较，差值再经Ｐａｒｋ－Ｃｌａｒｋ变换得到调制信号，??进而通过ＳＰＷＭ模块产生驱动信号，驱动逆变器各开关管，实??现电能的变换。??图２?单相等效电路??由图２可推导出ＬＣＬ滤波器开环传递函数为ｍ：??Ｕｓ）??式中ｕ??ｆ?Ｚ，Ｚ２Ｃ？３?＋?（Ｚ，?＋?Ｌ２）ｓ?Ｌ１Ｌ２Ｃｓ｛ｓ＇１?＋?〇４）??为ＬＣＬ滤波器的谐振频率，可表示为：??：２兀九??＝ｌ１＋ｌ２??ｉｗ：??（１）??（２）??由传递函数和其Ｂｏｄｅ图（图３）可知，ＬＣＬ滤波器存在的积??分项使其在低频段内以－２０?ｄＢ／ｄｅｃ的速率衰减。而且作为一??２．１电容支路串联电阻对系统的影响??实际上，ＬＣＬ滤波器的谐振特性是由较低的系统阻尼所??导致的，因此，需要在理论上增加系统的阻尼来解决谐振问??题。从控制特性、滤波特性、阻尼特性及功率损耗的角度综合??分析，电容支路串联电阻型的无源阻尼方案相比其他的无源??阻尼方案控制性能更好＇系统电容支路加人阻尼电阻后，图２??的单相等效电路变为图５的形式，其相对应的控制框图如图６??所示。??（?）?’￡｜＝?＝?ｃ?？Ｈ，??个三阶系统，在高于转折频率的情况下，高频谐波衰减速率达??到－６０?ｄＢ／ｄｅｃ，远高于Ｌ型和ＬＣ型滤波器在该频率段内的衰??减率。同时，为使系统输出特性无谐振尖峰，只要保证ＬＣＬ滤??波器分母部分引起的谐振峰的最大上升斜率不大于２０?ｄＢ／ｄｅｃ??频率／（ｒａｄ?？?ｓ＿１）??图３?滤波器的Ｂｏｄｅ图??２电容串联型无源阻尼控制策略基本??描述??图４为采用电容串联型无源阻尼电流双环控制策略的并??网逆
【参考文献】：
期刊论文
[1]并网逆变器LCL滤波器的参数优化设计[J]. 黄亦欣,汤亚芳,于淼,李君卫,冒国龙. 电测与仪表. 2019(12)
[2]带LCL滤波三相并网逆变器准比例谐振控制[J]. 阳喜. 电气开关. 2018(06)
[3]独立电力系统电压源型LCL逆变器虚拟阻尼控制[J]. 黄美娴,付立军,胡健. 电测与仪表. 2018(18)
[4]弱电网下LCL型逆变器自适应控制策略[J]. 黄辉先,刘湘宁,韩建超,李鑫伟. 控制工程. 2018(08)
[5]三相LCL光伏并网逆变器的新型入网控制策略[J]. 李彦哲,保婷婷. 控制工程. 2018(08)
[6]三相并网逆变器滤波器研究[J]. 玄兆燕,贾万泳,景会成,赵欣. 机械工程与自动化. 2018(02)
[7]LCL型三相光伏并网逆变器新型控制策略研究[J]. 王金强,王思华. 电测与仪表. 2018(06)
[8]基于PI调节器和电容电流反馈有源阻尼的LCL型并网逆变器闭环参数设计[J]. 鲍陈磊,阮新波,王学华,潘冬华,李巍巍,翁凯雷. 中国电机工程学报. 2012(25)
[9]无源阻尼滤波器分析[J]. 刘珺,邵亮. 电气应用. 2007(04)
本文编号：3422677
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