基于误差信号反馈的单相LCL型逆变器谐振抑制方法,这篇逆变器论文范文为免费优秀学术论文范文,可用于相关写作参考。
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摘 要：LCL滤波器可对逆变器输出电流所包含的高频谐波产生显著的衰减效果,但其本身的三阶谐振特性容易影响系统的稳定性.针对该问题,在传统单相LCL型并网逆变器并网电流反馈控制方法和电网电压比例前馈控制策略的基础上,提出了一种基于误差信号反馈的新型控制策略,首先根据L滤波器和LCL滤波器在低中频范围内频率特性基本一致的特点,估计出LCL滤波器谐振峰被抑制后的输出电流,而后将实际电流与估计值之差反馈到控制回路中以抑制谐振.从理论上分析了该方法对系统稳定性的影响,并给出相应参数的设计方法,最后通过仿真和实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性.
关键词：LCL滤波器；电网电压前馈；误差反馈；谐振抑制
中图分类号：TM 464
文献标志码：A
文章编号：1007-449X（2018）05-0102-08
Abstract：LCL filter has a significant attenuation effect on high frequency harmonics contained in the output current of the inverter, but its own thirdorder resonance characteristics easily affect the stability of the system. To solve this problem, an error signal feedback control method was proposed on the basis of the traditional current feedback control method and grid voltage feedforward control strategy for LCLtype inverter. Firstly, the output current when the resonant peak of LCL filter has been suppressed was estimated based on the fact that LCL filter has the same frequency characteristics with L filter in low frequency range, and then the difference between the actual current and the estimated value was fed back to suppress resonance. The influence of the method on the stability of the system was analyzed, and the parameter design method was provided. Finally, the simulation and experimental results verify effectiveness of the proposed control strategy.
Keywords：LCL filter； grid voltage feedforward； error feedback； resonance suppression
0 引 言
隨着全球能源危机的加剧,可再生能源的开发受到了越来越广泛的关注,作为清洁能源利用的主要方式之一,并网发电逆变技术也备受重视.在逆变过程中,受开关功率器件工作特性的影响,逆变器输出电压和电流具有大量的谐波,所以需要在逆变器和电网之间串入滤波器以抑制谐波,使输出电流满足相应的并网标准,常用的滤波器有L滤波器、LC滤波器和LCL滤波器,与前两者相比,LCL滤波器具有更好的高频谐波抑制性能,在滤波效果相同的前提下能够减小滤波器的体积和成本,因而得到了广泛的应用[1-2].
尽管LCL滤波器的滤波效果更为明显,但LCL滤波器本身是一个三阶谐振电路[3-5],其输出电流在谐振频率处带有大量的谐波,且相位穿越-180°,很容易影响并网电流的电能质量及系统的稳定性,所以需采取阻尼措施使系统保持稳定[6].常用的阻尼方法有无源阻尼法[7-9]和有源阻尼法[10-12],无源阻尼法通过在滤波器支路中串入电阻实现,能够显著的抑制LCL滤波器的谐振特性及提高系统的稳定性,然而有能量损耗,不利于提高逆变效率,文献[8-9]提出了基于分裂电容的无源阻尼控制策略,将LCL滤波器的滤波电容分为两部分且只在其中一个电容上串联电阻,相比完全电容阻尼方案能够减小功率损耗,但不能完全避免；有源阻尼法通过改变控制结构以抑制谐振,常用的“虚拟电阻法”通过引入LCL滤波器某一支路的状态变量反馈达到控制目标,文献[10-12]引入电容电流比例反馈,能够有效抑制LCL谐振峰,由于电路中没有串入无源元件,因此不会造成额外的损耗,但是此方法需要增加额外的传感器,不利于节约成本.
本文在传统的并网电流反馈及电网电压前馈控制方法的基础上,提出了一种基于误差信号反馈的新型控制策略.首先估计出LCL滤波器谐振峰被抑制后的输出电流,再将实际电流与估计值之差反馈到控制回路中以抑制谐振.由于该方法无需在电路中串入无源阻尼或增加传感器,因而不会产生额外的能量损耗及成本.仿真和实验结果验证了所提出控制策略的正确性和有效性.
1 系统数学模型
1.1 逆变器拓扑
单相LCL型并网逆变器的系统结构如图1所示,开关管Q1～Q4组成单相逆变器全桥结构,udc为逆变器输入端电压,由前端电源提供,ui为逆变器输出电压,ug为电网电压.电感L1、L2与电容C组成LCL滤波器,Lg为电网阻抗,系统通过调节开关管的通断时间以调节逆变器输出电压,从而达到控制输出电流的目的.
结论：适合逆变器论文写作的大学硕士及相关本科毕业论文，相关逆变器开题报告范文和学术职称论文参考文献下载。
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