基于状态空间的LCL并网逆变器控制策略研究

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随着并网逆变器装置投切规模的逐渐扩大,其输出的并网电流谐波对电网电压的污染问题变得不容忽视,LCL滤波器在并网逆变器系统中得到了广泛的应用,其对高次谐波具有良好的衰减作用;但LCL滤波器为三阶低阻尼系统,易导致系统谐振。  常用的并网逆变器谐振抑制方法有无源阻尼方法和有源阻尼方法。然而,无源阻尼增加了系统损耗和设计复杂程度,单变量反馈的有源阻尼方法较难达到理想的谐振抑制效果。状态反馈作为一种有源阻尼方法,可增加LCL滤波器的并网逆变器系统的阻尼。考虑成本和可靠性,常设计状态观测器代替传感器来观测反馈状态量。采用基于状态反馈的网侧电流直接闭环控制,将系统极点配置在电容电压微分等效阻尼的位置,增加了系统阻尼,从而有效地抑制了LCL滤波器的谐振尖峰,保证了系统的稳定性;同时其对系统参数不敏感,并且不增加额外的传感器,是一种低成本高可靠性的控制策略。  文中首先建立了LCL并网逆变器状态空间模型,据此分析了系统的可控性,并研究了并网逆变器电流控制策略;其次,通过极点配置实现基于状态反馈的等效有源阻尼方法,引入状态观测器观测所需状态量,加入干扰观测器(DOB)提高状态空间模型的准确性,对比分析了加入DOB前后有源阻尼效果。再次,研究了基于电容电压的并网逆变器谐振抑制方法的原理及其效果;随后,对并网逆变器低载运行时电压谐波畸变率(THD)进行了理论分析。最后,通过仿真和实验,验证了研究的可行性和有效性。  
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