基于双二阶滤波器的LCL型并网逆变器延时补偿方法

为了抑制LCL型滤波器的谐振尖峰,电容电流反馈有源阻尼被广泛应用于LCL型并网逆变器中。由于数字控制延时带来的不利影响,电容电流反馈有源阻尼的阻尼性能被严重削弱。负阻尼区域出现在f_(s)/6到f_(s)/2之间,减弱了并网逆变器的稳定性和对电网阻抗变化下的鲁棒性。在电容电流反馈通道上插入一个双二阶滤波器来补偿数字控制延时带来的相位滞后,正阻尼范围可以扩展到f_(s)/3,从而实现了对电网阻抗变化的高鲁棒性。选择了合适的离散化方法,分析了补偿后的系统稳定性。提出了一个详细的闭环参数设计流程,以获得良好的控制性能。最后,实验结果验证所提方法的有效性和参数设计流程的可行性。

全驱系统理论在LCL并网逆变器中的控制及应用

利用系统固有的全驱特性可将系统数学模型化为全驱模型,大大简化控制器的设计。文中建立了LCL滤波器全驱系统的数学模型,并推导出其控制率,通过仿真验证了控制的稳定性。

附加虚拟阻抗的LCL型并网逆变器电流扰动观测控制方法

针对LCL型并网逆变器输出电流质量容易受电网电压背景谐波及在弱电网条件下电网阻抗的影响,提出一种附加虚拟阻抗的LCL型并网逆变器电流扰动观测控制方法。首先,在常规双闭环控制的基础上引入扰动观测器,将电网电压背景谐波视为系统外部扰动,利用扰动观测器实时估算出扰动量并前馈补偿动态消除扰动对系统的影响;其次通过阻抗分析法来分析弱电网系统中电网阻抗引起稳定性下降的问题,在电流扰动观测控制方法的基础上再加入虚拟阻抗进行优化设计,使得并网阻抗在阻抗交截频率较大范围内变化时的相角裕度仍然大于系统所约束的稳定裕度。仿真对比结果表明,所提方法在保持良好的电流质量的同时提高了系统对电网阻抗的鲁棒性。

弱电网下LCL型并网逆变器高鲁棒性并网电流反馈有源阻尼策略

并网电流反馈有源阻尼(grid-current-feedback-active-damping,GCFAD)策略可以在不增加额外传感器的前提下,有效抑制LCL型并网逆变器的谐振尖峰。在电网电压畸变的工况下,GCFAD策略往往与电网电压前馈策略同时使用以改善并网电流质量。然而,通过研究发现,传统GCFAD策略等效虚拟阻抗在中低频段的正阻特性会导致并网逆变器输出阻抗在中频段产生一定的相位滞后,从而降低了系统在电网电压畸变且附加电网电压前馈策略的情况下,对电网阻抗变化的鲁棒性。为了解决这一问题,提出了一种高鲁棒性并网电流反馈有源阻尼(high robustness grid-current-feedback-active-damping,HR-GCFAD)策略,使虚拟阻抗在高频处呈现正阻特性以抑制LCL谐振尖峰,增强了系统的稳定性;在中低频段呈现负阻特性以提高系统中频段输出阻抗相位,进而提高了系统在附加电网电压前馈策略时对电网阻抗变化的鲁棒性。理论分析和实验结果充分验证了所提策略的有效性。

弱电网下LCL逆变器的有源阻尼控制策略研究

在弱电网中,由于电网阻抗的存在,会导致新能源并网LCL滤波器固有谐振频率发生偏移,传统有源阻尼控制策略则无法保证系统的稳定性。而且随着新能源发电在电力系统中的占比不断提高,如何降低运营成本成为了研究热点。因此本文提出一种基于并网电流和公共耦合电压反馈的新型控制策略,该控制策略不仅提供了有源阻尼以抑制LCL谐振,而且减少了传感器的使用,还能对大范围变化的电网阻抗有较强的适应能力。通过仿真和实验表明,与传统的控制策略相比,在改进的策略下弱电网的实用范围增加,系统的稳定性得到提高,对谐波的抑制能力提升,并网电流质量有了良好的改善。

LCL并网逆变器滤波参数近似计算方法

在高频谐波衰减系数相同的条件下,LCL型滤波器的体积和感量要明显小于L型,但是其约束条件有所增加,参数计算也变得更加复杂,不仅要考虑并网电流的质量,还需要关注逆变器侧电感电流纹波和无功功率等限制条件。为简化计算流程,基于有源阻尼提出一种LCL型并网逆变器滤波参数近似计算法。首先,分析拓扑再利用仿真软件分析逆变器输出电压的谐波含量;其次,对滤波器设计相关约束条件的优先级进行重新排序,以谐振比为关键参数推导出计算公式,以谐振频率为关键参数快速计算出总电感值,再综合各个参数的极限值,给出设计流程图,并进行误差分析;最后,通过流程图输出一组参数进行仿真和实验分析,证明所提出的LCL滤波参数计算方法的合理性和有效性。

基于广义积分器二自由度PID控制的LCL逆变器

传统有源阻尼控制可抑制LCL逆变器谐振,但需要增加额外的电压或电流传感器。为此,提出了一种无需额外传感器的基于广义积分器的LCL并网逆变器单电流反馈二自由度PID控制(GI-2DoF-PID),GI-2DoF-PID比例积分环节实现并网电流无静差跟踪,而基于广义积分器的微分环节则增强LCL逆变器的阻尼特性。推导了控制系统的传递函数,分析了其稳定裕度与动态特性,提出跟踪和抗扰动优化的参数设计原则并选取了合适的控制参数。最后,构建了基于PLECS系统仿真模型,仿真结果表明:基于GI-2DoF-PID控制的LCL并网逆变器可以有效抑制谐振;电网电压严重畸变时,其满载并网电流畸变率仅为3%,远低于国家标准的要求;当系统从半载跳变到满载时,系统超调量低,响应速度快。

LCL型单相并网逆变器的控制策略分析与优化

针对LCL型滤波器在谐振频率处存在的谐振尖峰问题,本文提出了一种基于电容电流反馈的有源阻尼策略来抑制谐振尖峰。对于并网电流的控制,本文采用了PI调节器。首先,基于PI调节器和电容电流反馈有源阻尼的LCL型单相并网逆变器建立了数学模型,并分析了电容电流反馈系数和PI调节器参数对系统环路的影响。其次,根据相位裕度和幅值裕度确定电容电流反馈系数和PI调节器参数,从而提高了系统的稳定性和鲁棒性。最后,通过1 kW试验样机验证了理论的可行性。

三相LCL-LC型仅网侧反馈的改进时滞抑制

LCL-LC电压源型逆变器仅网侧电流反馈的有源阻尼相比于电容电流反馈下的有源阻尼减少了检测元件的使用,能有效抑制LCL-LC逆变器产生的谐振峰。但由于数字电路里存在控制延时影响,因此电网阻抗的变化会引起谐振频率fr偏移,当fr处于采样频率fs的16附近时系统将会失稳。为了解决LCL-LC有源阻尼逆变器仅网侧反馈时控制延时对逆变器的影响,研究了在数字域下电网阻抗的变化对系统稳定性的影响,并提出了一种新的延时补偿方法,即在控制回路的前向通路中加入改进型延时补偿,将有源阻尼的等效正电阻从原有的fs 6扩展到0.4965fs,补偿后的有缘阻尼在fr发生偏移时由于等效正电阻的扩宽使得系统在fs 6附近不会失稳,从而极大地提升了系统的稳定性。仿真和实验验证了理论的正确性。

基于频率切换的S/LCL补偿恒流恒压型WPT系统研究

由于传统的插入式系统结构繁杂且频繁插拔容易发生电火花等危险,因此无线电能传输(wireless power transfer,WPT)系统凭借其固有的优势得到了广泛的研究,逐渐融入各种工业应用中.为了确保电池的性能及使用寿命,有效地为电池提供所需的恒定充电电流和恒定充电电压是非常必要的.然而在充电过程中,电池的等效电阻会发生显著变化从而导致系统很难在近似零相位角(zero phase angle,ZPA)运行下同时实现与负载无关的恒流输出和恒压输出.鉴于此,提出1种基于S/LCL补偿的WPT系统,该系统可以在2个固定频率下实现具有ZPA运行的恒流和恒压输出.最后,搭建了1台恒流充电为3 A和恒压充电为80 V的验证性实验样机,验证了所设计的WPT系统的正确性和可行性.

一种基于LCL谐振补偿的电动汽车双向无线充电控制方法的研究

针对当前电动汽车无线充电控制系统控制策略较简单、抗干扰能力较弱的现状,提出一种基于LCL(串并联)谐振补偿的电动汽车双向无线充电控制方法。以LCL-BWPT(串并联谐振补偿-双向无线电能传输)系统为研究对象,从车主的角度出发,实现系统自治、独立运行,不需要集中控制器,考虑车主的意愿、电价以及EV(纯电动汽车)电池的荷电状态等。基于模糊控制理论推算出EV充/放电功率的参考值,以解决抗干扰能力弱、鲁棒性较差的技术问题。

基于状态重构准谐振扩张状态观测器的LCL型并网逆变器电流控制策略研究

LCL型并网逆变器是分布式发电与电网实现能量双向流动的重要装置,其电流控制方法通常需要多个电压电流传感器实现有源阻尼及并网电流控制,而这会增加系统成本。提出一种基于状态重构准谐振扩张状态观测器的全状态观测系统,只需一个逆变器侧电感电流传感器即可实现对所需状态变量的实时观测。通过在扩张状态观测器中每个状态变量的观测通道添加准谐振环节,解决传统扩张状态观测器跟踪正弦信号需要高观测器增益问题。同时,针对在dq轴坐标系下的并网电流控制存在强耦合问题,设计了将耦合项作为总扰动当中一部分的自抗扰电流控制器,简化了传统电流控制当中复杂的解耦过程。软件数值仿真结果表明,该控制策略表现出良好的观测效果及电流跟踪效果。

一种提高数字控制LCL型并网逆变器对电网阻抗鲁棒性的补偿策略

与模拟控制相比,采用数字控制的LCL型并网逆变器会引入控制延迟,在电网阻抗变化较大的弱电网中,严重降低了系统的稳定性。为了提高数字控制的LCL型并网逆变器对电网阻抗变化的鲁棒性,提出一种比例-相位滞后的补偿策略。首先,在考虑控制延时的基础上,对电网阻抗宽变化范围内的系统进行稳定性分析;然后基于Nyquist稳定性判据识别稳定区域,并合理设计比例和相位滞后补偿器的参数,使改进后的系统在电网阻抗宽变化范围时仍能够稳定运行。最后,仿真与半实物实验结果验证了所提方法的可行性和有效性。

基于LCL滤波器的逆变器并网有源阻尼控制策略

目前LCL滤波器的逆变器广泛应用于并网过程中,由于本身是三阶欠阻尼系统,常常出现谐振尖峰,进而导致系统不稳定。对此,提出一种基于带通滤波器单反馈有源阻尼策略。首先,选取合适的LCL滤波器参数实现并网条件。其次,从幅值特性和相位裕度的角度出发,采用极点配置法对带通滤波器进行参数设计并设置反馈并网高频电流。最后,通过MATLAB/Simlink仿真验证带通滤波器有源阻尼方法的可行性和有效性。

应用于光伏发电的LCL型并网逆变器设计仿真

为提高并网逆变器输出电能的稳定性,建立双环控制策略模型,同时采用无源阻尼法中电容串联电阻的方法抑制LCL型滤波器的谐振尖峰问题。利用MATLAB/Simulink,搭建了光伏并网逆变器系统模型进行仿真验证。结果表明,该方案抗干扰能力强,并网电流和电网电压基本同相,实现单位功率因数并网,具有良好的稳定性。

并网逆变器分裂电容型LCL滤波器参数优化设计

现有并网系统中传统LCL滤波器有效解决了电流谐振问题,而分裂电容型LCL滤波器则进一步降低了阻尼电阻的功率损耗。针对分裂电容型LCL滤波器的参数配置繁琐、计算密集、准确性低等问题,提出一种基于NSGAⅢ多目标优化算法来设计滤波器的参数,并给出了滤波器参数寻优的实现流程。仿真结果表明,该方法不仅改善了滤波性能和系统稳定性,还降低了功率损耗,大大降低了设计过程对经验的依赖,滤波器参数设计更加具有普适性。

LCL并网逆变器鲁棒不确定干扰估计电流控制策略

LCL逆变器存在参数的不确定性以及外部干扰,导致系统稳定性降低,引起入网电流的谐波畸变。为了消除系统不确定性与干扰的影响、提高入网电流质量,可采用不确定性干扰估计器(UDE)策略来控制电流,该策略通过将系统的不确定性干扰和未建模动态干扰等效为集总干扰,然后设计合理的滤波器消除掉集总干扰。但传统UDE为了便于设计往往将名义模型设计为与实际模型存在较大差异的简单对象,导致系统稳定性提升受限。为了探究鲁棒UDE设计方法,与传统的一阶名义模型系统不同,文中针对有源阻尼的LCL并网逆变器三阶系统,将名义模型设计为三阶标称模型。通过对一阶和三阶名义模型的稳定性分析对比和仿真,验证了文中所设计模型的有效性。

LCL型并网逆变器谐振抑制策略

本文对LCL型并网逆变器的基本工作原理进行了简要阐述,并分析了谐振现象的成因,研究了LCL滤波器的设计和特点。对比了被动阻尼和主动阻尼两种主要的谐振抑制方法,详细探讨了它们的工作原理、优缺点以及在实际应用中的表现。对主动阻尼策略的控制策略和算法进行了深入分析,并通过高性能和高效率应用场景的实例展示了其优势,以期能够为未来的研究和应用提供宝贵的参考。

基于改进无源性控制的三相LCL并网逆变器输出导纳重塑方法

基于能量函数的无源性控制(PBC)被广泛研究并用于并网变换器以获得更好的控制性能.然而,传统的PBC方法依赖并网变换器的精确数学模型,且已有研究较少考虑数字控制的延迟效应以及电容性电网或复杂弱电网下电网阻抗的不确定性对系统稳定控制的影响.鉴于此,针对三相LCL并网逆变器提出一种改进PBC方法以实现导纳重塑,通过增加电容电流前馈将系统无源区域扩展到奈奎斯特频率,在电网阻抗宽范围变化下实现LCL谐振频率的有源阻尼控制,并提出改进PBC控制参数设计方法.在3 kW并网逆变器样机平台上开展仿真和实验研究,验证了理论分析的正确性.

LCL并网逆变器的自适应事件触发模型预测控制

LCL并网逆变器在采用基于事件触发机制的模型预测控制时,存在数控延迟及系统稳态性能易受运行工况变化影响等问题。为此,提出一种自适应事件触发的两步模型预测控制(adaptive event-triggered model predictive control with 2 steps,AET-MPC-2S)策略。首先,在模型预测控制环节中,该控制策略通过结合事件触发机制,筛选出合适的开关矢量进行两步预测;其次,AET-MPC引入自适应变量来监测系统的运行状态,对事件触发条件进行实时调节;最后,通过Matlab仿真和RT-LAB半实物平台进行验证。结果表明:AET-MPC-2S能够在实现延迟补偿的同时,减少两步预测的计算量,且不影响电流的跟踪效果,并能在运行工况发生变化后实时调节事件触发条件,使系统保持较好的稳态性能。论文研究可为降低LCL并网逆变器的开关频率以及改善系统的稳态性能提供参考。