LCL型并网逆变器的控制技术

           并网逆变器是将直流侧电能W正弦波电流的方式馈入电网的装置,它是逆变器应 用的一种形式。并网运行的逆变器应用广泛,如在交流电子负载、可再生能源大规模并网发 电的场合都需要逆变器并网运行,根据不同的工作场合选择相应的滤波器结构与合适的并网控制方法是决定并网 逆变器馈入电网的电流质量的关键。并网逆变器的性能直接关系到并入电网中电能的质 量,W及分布式发电系统的能源转换效率。并网逆变器的作用是将分布式发电单元和储能 电压的直流形式的能量转换为交流形式的能量, LCL型并网逆变器的控制技术并网逆变器的控制方式分为电压控制和电流控制两种。电压控制相当于将逆变器 等效为一个电压源,通过控制使其输出电压相位、频率完全等同于电网电压、幅值跟踪电网 电压的幅值,本质相当于将两个电压源并联。但是由于市电电压很可能在运行的过程中产 生崎变或较大谐波,会造成逆变器输出无法准确跟踪电网电压,使得控制难度增加。滞环比较器由于其开关频率与精度之间的矛盾,及高次谐波较多,电磁干扰较大, 在实际应用中作用有限。目前应用较广泛的控制方式是=角控制方式。=角控制方式可W 采用不同的控制器完成对系统的控制,如PI控制,重复控制,无差拍控制等。电流误差经控 制器调节后得出的波形与=角波进行比较,生成SPWM波,控制功率开关器件的通断。=角 波控制方式功率开关频率等于载波频率,噪声低,抑郁设计滤波器,可采取多种方式进行控 审IJ,降低误差。一般来说,利用电力电子器件构成的逆变器会产生大量的电流谐波。LC滤波器设计流程主要考虑其谐振频率及电容器耐压,电抗器耐流。在电子线路 中,电感线圈对交流有限流作用,由电感的感抗公式化=2 化可知,电感L越大,频率f 越高,感抗就越大。因此电感线圈有通低频,阻高频的作用,运就是电感的滤波原理下面 是LC滤波电路实例电感在电路最常见的作用就是与电容一起,组成LC滤波电路。电容具 有"阻直流,通交流"的本领,而电感则有"通直流,阻交流,通低频,阻高频"的功能。与L型滤波器相比,IXL滤波器是利用了电感与电容对不同频率分量所呈现阻抗 的差异性的特点,滤波器增加了滤波电容Cf和网侧滤波电感12,高频情况下电感支路的阻 抗大,而电容支路阻抗则小,引入Lz和Cf后可对含有高次谐波的逆变器桥输出电流inv进 行并联阻抗分流,滤波电容Cf为高频部分提供低阻通路,从而有效降低注入电网电流iW中 的谐波电流分量。近年来,随着能源危机和环境污染的日趋严重。分布式发电得到广泛的关注和迅速发展。并网逆变器是分布式发电系统与电网之间的接口装置,其控制技术的优劣将直接影响逆变器输出的电能质量和电网的运行情况。本文以单相LCL并网逆变器为研究对象,从输出滤波器设计、电流反馈控制策略和弱电网条件下电流调节器参数设计三个方面对其控制技术进行研究。LC滤波器和LCL滤波器的滤波特性,在达到同样滤波效果的情况下,LCL滤波器可降低系统的体积和成本。根据技术标准和要求,详细阐述了LCL滤波器参数设计的过程。本文对三种电流反馈控制策略进行了分析比较。逆变侧电流反馈控制属于间接电流控制,着重分析了输出功率因数问题。为抑制LCL滤波器的谐振尖峰,并网侧电流反馈控制采用无源阻尼和有源阻尼两种增加系统阻尼的方法,本文阐明了两种方法在原理上的一致性。近年石油、煤炭以及天然气等不可再生能源的供应日趋紧张,开发利用风能和太阳能等新能源越来越被人们所重视。然而在对新能源开发与利用的过程中,合理设计并网逆变控制系统十分重要。一般情况下,对于并网逆变器的控制而言,主要有两个指标,一是被控输出电流与电网电压同频同相,二是被控输出电流的谐波畸变率(thd)满足相关并网标准。并网逆变器被控输出电流必须经过滤波器才能滤除高次谐波,目前较为常用的滤波器主要有l型、lc型以及lcl型三种。其中对于l型滤波器而言,其结构最简单,但滤波效果较差;对于lc型滤波器而言,其主要适用于双模式下,且在并网时滤波电容c相当于本地负载,并无滤波作用;对于lcl型滤波器而言,本发明采用电流源型逆变器时,信号由脉冲宽度调制(pwm)信号触发调制,同时电路输出电压在开关频率处会产生较多谐波,必须合理选取滤波器以消除谐波。相较于lc型滤波器控制策略复杂,lcl型滤波器控制简单,有利于并网逆变器的独立运行,常用于工程实践之中。现阶段对于并网逆变器控制策略的研究主要集中于电流控制型和电压控制型两种。对于电流控制型而言,控制方式主要有于比例积分控制(pi)、比例谐振控制(pr)以及模糊控制等多种类型,每种控制方法各有优缺点;对于电压控制型而言,控制方式主要有恒功率(pq)控制、恒压/恒频(v/f)控制以及下垂(droop)控制三种。综合以上两方面的分析,研究lcl型滤波并网逆变控制方法具有十分重要的理论意义和实际意义。


zt1.png