LCL型并網逆變器的控制技術
并網逆變器是將直流側電能W正弦波電流的方式饋入電網的裝置,它是逆變器應 用的一種形式。并網運行的逆變器應用廣泛,如在交流電子負載、可再生能源大規(guī)模并網發(fā) 電的場合都需要逆變器并網運行,根據(jù)不同的工作場合選擇相應的濾波器結構與合適的并網控制方法是決定并網 逆變器饋入電網的電流質量的關鍵。并網逆變器的性能直接關系到并入電網中電能的質 量,W及分布式發(fā)電系統(tǒng)的能源轉換效率。并網逆變器的作用是將分布式發(fā)電單元和儲能 電壓的直流形式的能量轉換為交流形式的能量, LCL型并網逆變器的控制技術并網逆變器的控制方式分為電壓控制和電流控制兩種。電壓控制相當于將逆變器 等效為一個電壓源,通過控制使其輸出電壓相位、頻率完全等同于電網電壓、幅值跟蹤電網 電壓的幅值,本質相當于將兩個電壓源并聯(lián)。但是由于市電電壓很可能在運行的過程中產 生崎變或較大諧波,會造成逆變器輸出無法準確跟蹤電網電壓,使得控制難度增加。滯環(huán)比較器由于其開關頻率與精度之間的矛盾,及高次諧波較多,電磁干擾較大, 在實際應用中作用有限。目前應用較廣泛的控制方式是=角控制方式。=角控制方式可W 采用不同的控制器完成對系統(tǒng)的控制,如PI控制,重復控制,無差拍控制等。電流誤差經控 制器調節(jié)后得出的波形與=角波進行比較,生成SPWM波,控制功率開關器件的通斷。=角 波控制方式功率開關頻率等于載波頻率,噪聲低,抑郁設計濾波器,可采取多種方式進行控 審IJ,降低誤差。一般來說,利用電力電子器件構成的逆變器會產生大量的電流諧波。LC濾波器設計流程主要考慮其諧振頻率及電容器耐壓,電抗器耐流。在電子線路 中,電感線圈對交流有限流作用,由電感的感抗公式化=2 化可知,電感L越大,頻率f 越高,感抗就越大。因此電感線圈有通低頻,阻高頻的作用,運就是電感的濾波原理下面 是LC濾波電路實例電感在電路最常見的作用就是與電容一起,組成LC濾波電路。電容具 有"阻直流,通交流"的本領,而電感則有"通直流,阻交流,通低頻,阻高頻"的功能。與L型濾波器相比,IXL濾波器是利用了電感與電容對不同頻率分量所呈現(xiàn)阻抗 的差異性的特點,濾波器增加了濾波電容Cf和網側濾波電感12,高頻情況下電感支路的阻 抗大,而電容支路阻抗則小,引入Lz和Cf后可對含有高次諧波的逆變器橋輸出電流inv進 行并聯(lián)阻抗分流,濾波電容Cf為高頻部分提供低阻通路,從而有效降低注入電網電流iW中 的諧波電流分量。近年來,隨著能源危機和環(huán)境污染的日趨嚴重。分布式發(fā)電得到廣泛的關注和迅速發(fā)展。并網逆變器是分布式發(fā)電系統(tǒng)與電網之間的接口裝置,其控制技術的優(yōu)劣將直接影響逆變器輸出的電能質量和電網的運行情況。本文以單相LCL并網逆變器為研究對象,從輸出濾波器設計、電流反饋控制策略和弱電網條件下電流調節(jié)器參數(shù)設計三個方面對其控制技術進行研究。LC濾波器和LCL濾波器的濾波特性,在達到同樣濾波效果的情況下,LCL濾波器可降低系統(tǒng)的體積和成本。根據(jù)技術標準和要求,詳細闡述了LCL濾波器參數(shù)設計的過程。本文對三種電流反饋控制策略進行了分析比較。逆變側電流反饋控制屬于間接電流控制,著重分析了輸出功率因數(shù)問題。為抑制LCL濾波器的諧振尖峰,并網側電流反饋控制采用無源阻尼和有源阻尼兩種增加系統(tǒng)阻尼的方法,本文闡明了兩種方法在原理上的一致性。近年石油、煤炭以及天然氣等不可再生能源的供應日趨緊張,開發(fā)利用風能和太陽能等新能源越來越被人們所重視。然而在對新能源開發(fā)與利用的過程中,合理設計并網逆變控制系統(tǒng)十分重要。一般情況下,對于并網逆變器的控制而言,主要有兩個指標,一是被控輸出電流與電網電壓同頻同相,二是被控輸出電流的諧波畸變率(thd)滿足相關并網標準。并網逆變器被控輸出電流必須經過濾波器才能濾除高次諧波,目前較為常用的濾波器主要有l(wèi)型、lc型以及l(fā)cl型三種。其中對于l型濾波器而言,其結構最簡單,但濾波效果較差;對于lc型濾波器而言,其主要適用于雙模式下,且在并網時濾波電容c相當于本地負載,并無濾波作用;對于lcl型濾波器而言,本發(fā)明采用電流源型逆變器時,信號由脈沖寬度調制(pwm)信號觸發(fā)調制,同時電路輸出電壓在開關頻率處會產生較多諧波,必須合理選取濾波器以消除諧波。相較于lc型濾波器控制策略復雜,lcl型濾波器控制簡單,有利于并網逆變器的獨立運行,常用于工程實踐之中?,F(xiàn)階段對于并網逆變器控制策略的研究主要集中于電流控制型和電壓控制型兩種。對于電流控制型而言,控制方式主要有于比例積分控制(pi)、比例諧振控制(pr)以及模糊控制等多種類型,每種控制方法各有優(yōu)缺點;對于電壓控制型而言,控制方式主要有恒功率(pq)控制、恒壓/恒頻(v/f)控制以及下垂(droop)控制三種。綜合以上兩方面的分析,研究lcl型濾波并網逆變控制方法具有十分重要的理論意義和實際意義。