LCL型并网逆变器的主动阻尼控制研究

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LCL型并网逆变器作为分布式电源与电网的重要接口在新能源发电系统中具有重要地位。然而,LCL型滤波器的谐振特征对并网逆变系统的稳定性带来不利影响。本文针对LCL型并网逆变器系统中的稳定性问题,研究了改善系统稳定裕度的主动阻尼方法,并提出了一种虚拟电容电流反馈控制方法。首先,本文在考虑控制延时的基础上,建立了系统的频域数学模型,分析了网侧电流反馈(Grid-side Current Feedback,GCF)控制下系统频域特征,获得了控制器增益取值范围与谐振参数之间的关系,研究了通过施加主动阻尼增加系统稳定裕度的可行性。在此基础上,揭示了公共耦合点电压vpcc前馈的主动阻尼特性,讨论了系统允许控制器增益范围与系统谐振参数之间的关系。其次,针对GCF控制下系统的稳定性问题以及vpcc前馈不能独立有效地扩大系统允许控制器增益范围问题,研究了电容电流反馈控制,分析了其等效阻尼特征,并建立了主动阻尼作用效果的统一评价体系。在该控制方法下,系统增益范围得到扩展,并增强了系统阻尼特性。另外,分析并研究了反馈通道中的低通滤波器对系统低频段特征的影响。最后,针对电容电流采样易受频率混叠影响以及系统低频谐波抑制问题,根据vpcc前馈控制及电容电流反馈的阻尼特性,提出了一种虚拟电容电流反馈控制方法。这种方法在不引入谐振控制器的情况下扩大了低频控制增益的取值空间,并且改善了并网电流在低频段的波形质量。本文对所研究内容进行了仿真分析,同时利用PE-Expert3实验平台对研究内容进行了实验验证,仿真结果与实验结果均表明本文分析方法的正确性,以及虚拟电容电流反馈控制方法的可行性与有效性。
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