三相LCL型并网逆变器双电流环控制器设计

并网逆变器在当前电网中具有举足轻重的地位。本文针对三相LCL型并网逆变器进行了研究,建立了其数学模型,给出了其双电流环控制器的设计方法,并针对于常规双电流环控制稳定裕量低的弊端,提出了一种改进型双电流环控制策略。最后,进行了仿真验证,分析表明,在较为理想的模型下,两种双电流环控制策略均具备较为优秀的控制效果,但在非理想模型下,所提改进型控制策略具备更大的稳定裕量,更适合在实际数字控制系统中应用。

弱电网下锁相环对三相LCL型并网逆变器小扰动建模影响及稳定性分析

在弱电网中,由于锁相环（phase locked loop,PLL）的PI控制器的动态性能,三相LCL型并网逆变器在小扰动情况下控制dq坐标系和系统dq坐标系不再重合,给系统建模与稳定性分析带来困难。为此,提出一种基于导纳模型的三相LCL型并网逆变器小扰动建模方法。首先,通过旋转矩阵,将系统dq坐标系下参数变换到控制dq坐标系,建立双dq坐标系之间的交互关系,解决了考虑PLL影响的三相LCL型并网逆变器建模难题。其次,深入研究并网逆变器的输出导纳特性。然后,分析PLL、电网阻抗和LCL滤波器参数在系统dq坐标系下对系统稳定性的影响。随着PLL带宽和电网阻抗的增大,系统由稳定变为不稳定。当系统处于稳态时,有源阻尼系数越大,系统的相角裕度越大,表明系统稳定性提高。逆变器侧电感的变化,对系统稳定性的影响很小。滤波电容和网侧电感的增大,导致系统的相角裕度减小,系统稳定性降低。最后,仿真和实验验证了理论分析的正确性。

基于电网电压前馈的三相LCL并网逆变器电流控制方法研究

随着分布式发电系统的不断发展,并网逆变器作为系统能量交换接口,地位越来越重要。在非理想电网条件下(电网含谐波及电网电压不平衡),并网逆变器采用传统并网控制方法难以输出高质量的并网电流。针对上述问题,本文以三相LCL并网逆变器为例,研究了一种基于电网电压前馈的控制策略。在传统PI控制的基础上,将电网电压前馈信号叠加到并网逆变器的调制波中,从而消除电网电压谐波和不平衡分量对并网电流的影响。论文首先推导出三相LCL并网逆变器在dq坐标系下控制数学模型,在此基础上分析了电网电压对并网电流质量的影响,并给出了基于电网电压前馈的三相LCL并网逆变器控制方法,最后搭建三相LCL并网逆变器实验平台,实验验证了电网电压前馈控制的并网电流谐波和不平衡抑制能力。

弱电网下考虑锁相环影响的三相并网系统相角补偿控制方法

在多可再生能源发电主导的弱电网中,锁相环的带宽较大时,其引入负阻尼的频率范围也较大,导致系统的稳定性降低。减小锁相环的带宽可以提高系统的稳定性,但会对系统的动态性产生不利的影响。为此,提出一种考虑锁相环影响的三相并网系统相角补偿控制方法。该方法通过公共耦合点电压前馈来改变并网逆变器的输出导纳,维持了并网逆变器的输出导纳在系统截止频率处幅值基本不变,并增大系统的相角裕度,解决因锁相环带宽较大引起的系统不稳定问题,并保证了系统的动态响应速度。实验结果验证所提方法的有效性。

集中补偿型LCL-APF的有源阻尼控制方法研究

针对电网中采用无源网络进行滤波后仍然存在的谐波及无功问题,采用LCL-APF系统在变配电所侧对电网中的谐波及无功分量进行集中补偿。该LCL-APF系统采用直接功率控制的策略,省去了复杂的谐波检测及计算环节,改善了网侧电流的失真情况,将电网电流的谐波畸变率从26.86%降到了3.78%。通过机理建模及波特图分析,在功率控制环内加入有源阻尼环节,有效抑制了三相LCL系统引起的谐振问题,提升了LCL-APF系统的动态性能。仿真结果证明了该控制方法的正确性与可行性。

Control strategy of LCL-type three-phase photovoltaic grid connected inverter

The grid-connected inverter with LCL filter has the ability of easily attenuating high-frequency current harmonics. However, its suppression effect on the background harmonics in grid voltage is limited. A control strategy is presented, which is composed of an inner loop of capacitor current feedforward, an outer loop of grid-current feedforward and feedforward of grid voltage. The limitations and steps of parameters design for LCL filter are analyzed. Meanwhile, the capacitor current loop is employed to damp the resonant peak caused by the LCL filter and enhance the stability. The properties of different controllers are analyzed and compared, thereinto quasi-proportional-rasonant (PR) controller realizes the control with zero steady-state error of AC variables in static coordinates. In order to suppress the current distortion effected by the background harmonics in grid voltage, the feed-forward function is calculated for the grid-connected inverter with an LCL filter. After simplifying the block diagram, a full-feedforward control strategy for grid voltage is proposed. Theoretical analysis and Matlab/Simulink simulation results show that the proposed method has the advantages of high steady accuracy, fast dynamic response and strong robustness.

改进BP神经网络的并网逆变器分数阶比例-积分-微分控制策略

传统比例-积分-微分(proportion-integration-differentiation,PID)控制技术在电网产生扰动时无法兼顾快速性和鲁棒性,易造成系统不稳定失衡,向电网注入大量的谐波。对此现象,提出了一种改进反向传播(back propagation,BP)神经网络的分数阶PID控制器来提高电网的鲁棒性和对响应的快速性。该算法采用分数阶PID控制器跟踪电流外环的参考电流,并针对分数阶PID控制器的5个参数采用BP神经网络实时在线整定,消除了人为调参所带来的不确定性。对于BP神经网络在整定参数过程中无法整定得到最优解,引入变化的惯性因子和学习速率,提高了BP神经网络的求解效率。仿真结果验证表明,所提控制算法对并网电流能够实现快速跟踪,鲁棒性好。