新能源发电系统中L型及LCL型变流器对比分析

随着可再生能源发电技术的飞速发展,风电系统、光伏系统以及储能系统的单机容量也持续增大。网侧变流器作为连接新能源与电网的关键部分,得到了广泛的关注。目前我国在大功率变流器的研制方面还存在着技术不足,因此普遍采用的是单电感L滤波的三相电压源型PWM整流拓扑,在开关频率、效率、体积和成本方面存在的问题越来越制约着其发展。三阶LCL滤波器可以减少电感总量,有利于降低成本,减小装置的体积重量,较适用于大容量电机驱动、交直流电力传输等场合。本文从数学模型和控制策略两方面对L型和LCL型变流器进行了综合比较。基于Matlab建立了变流器的仿真模型,根据L型变流器的设计原理,提出了一种适用于LCL型变流器的控制策略。仿真结果表明,在相同电感总量的条件下,相对于L型变流器,LCL型变流器网侧电流谐波含量较小,并可以抑制开关频率次数的谐波。

大功率并网变流器离散域电流控制策略

兆瓦级大功率并网变流器的开关频率较低,延迟和离散化误差对控制性能影响较大,导致动态响应慢、电网背景谐波影响大等问题。因此,直接离散域控制系统设计成为必要。该文针对LCL滤波并网变流器建立离散域数学模型,并基于此提出桥臂侧电流和网侧电流融合的离散域电流控制器。同时,为了在不额外增加电流传感器和检测电路的情况下获取并网电流信息,设计电容电压微分器,实现网侧电流的估算,降低硬件复杂性和控制成本。研究表明,该文设计的离散域电流控制器,具有较好的动态性能和电网背景谐波抑制能力。最后,通过硬件在环半实物仿真系统对所提设计进行了实验验证。