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1、LCL型并网逆变器电容电流前馈补偿控制策略研究摘要：在三相并网逆变器中采用LCL型滤波器可以有效地滤除输出电流的高次谐波，并且在低频时，较单电感达到相同的滤波效果,其取值更小。由于LCL滤波器是3阶非线性系统，容易使逆变系统稳定性变差，本文采用了•直流侧电压外坏，基于dq坐标系F的逆变器侧电流内环的控制策略避免了网侧电流反馈时比例增益受限制的影响，为了进一步提高并网功率因数，加入了Id滤波电容电流前馈补偿的控制策略，同时去除1仇中滤波电容电阻，引入虚拟阻尼的方法,增强了系统的稳定性，通过仿真验证了该方法的可靠性。关
2、键词：LCL滤波器，电容电流前馈，虚拟电阻，多环控制1.引言随看能源短缺问题的不断加剧，新能源的开发与利用受到越来越广泛的研究,由此衍生的逆变技术也逐渐受到国内外学者的重视。由于逆变器输出电流的高次谐波较多,在此采用了LC1,型系统，其在高频时相当于一个三阶的滤波器，可以使高次谐波受到明显抑制，尤其是对开关频率处的谐波抑制效果更佳明显。文献〔1］対采川LC型滤波器的控制方法进行了研究，虽然其工作在独立带负载时能起到很好的高次谐波滤除效果，但是工作在并网模式时，其滤波电容近似于负载,不能起到滤波的作用。采用LCL滤波
3、器会对系统产生较大的谐振影响，文献【2］和⑶采用了滤波电容中串电阻的方法來抑制滤波器的谐振，但是串入的电阻会产生额外的功率损耗。文献⑷采用了LCL滤波器的网测电流反馈控制，由根轨迹分析其系统的比例增益的取值范围冇限，若超出取值范围可能使系统不稳定。木文采用了基于dq朋标系下的逆变器侧电流内环的控制策略避免了网侧电流反馈时比例增益受限制的影响，为了进一步提高并网功率因数，AllATLCL滤波电容电流前馈补偿的控制策略，同时去除LCL屮滤波电容电阻，弓I入虚拟阻尼的方法，增强了系统的稳定性。通过MATLAB/SIMUL
4、INK仿真验证了该方法的可靠性，并考虑到电网电压幅值的瞬间跌落对系统的影响，应用此方法可以冇效的维持其稳定性。2.LCL型并网逆变器数学模型图1中，ea,eb,ec是三相电网的相电压;igk(k=a,b,c)为LCL型滤波器的网侧相电流:iik(k=a,b,c)为血型滤波器的变换器侧的三相输出相电流:ica,icb,icc为LCL型滤波器中的滤波电容电流,uca,ucb,ucc为LCL滤波器中的电容的电压;Lg为LCL滤波器的网侧电感,其中Rg为电感的寄生电阻;Li为LCL滤波器的变换器侧电感，其中Ri为电感寄生电
5、阻;Cf为LCL滤波器的滤波电容，其中Rf为阻尼电阻，能有效的避免出现零阻抗谐振点;VT「6为变换器的开关器件;Cdc为直流侧电容;udc为直流侧输入电压；iin为宜流电源输入电流:ide为变换器的支流输入电流。•以•1^RCrfc丄图1LCL型并网逆变器的主电路结构图为方便控由于LCL型滤波器与1,型滤波器在低频段的特性是相同的，且IQ•滤波器主要起滤除高频谐波的作用,制器的设计，在此忽略滤波器中的阻尼电阻及滤波电容的影响，得到其在dq坐标系下的数学模型为rL-jj-=-Rid+®Liq_%+ud-=一Riq_①
6、Lid~eq+UqdiL—、式中的％和陶为逆变器侧输出的dq坐标系下三相相电压，Z=Zg+厶。dt2.1LCL型滤波器的参数选择初步确定所设计逆变器的参数如表172x3500~^E~3x220=1.5A(2)表1逆变器参数参数数值参数数值有功功率p3.5KW采样频率Nw6KHZ电网相电压220V开关频率乐3KHz有效值E电网电压频直流电爪％650V50Hz率/设逆变器输出的相电流有效值为1,逆变器输出的相电流峰值5,则为得到更好的滤波效果,木文从总电感虽、谐振频率限制、纹波抑制和无功功率要求等方面进行LCL滤波器参
7、数的选择2.1.1总电感量L的选取条件BodeDiagrami~inTnntrr厂itiiiii11iiiiiiiiiiiii11iiiiiiiinir7~i7ri7riiii.iiiiiii111iiii111Iiiiii111II1I1hiiiii11iiiiiiiiliiiii11iiiiiiii-—i—t-i十nrtr1-r-i-tlllllllllllllllllIllllllllllllI1l4-MULI—4-MTI1~IIM1111111111111IIIIj1111IIIrti--t-i-tt-1
8、-+k"11111111Hl11111111L41L—J-J-I4-1-1.L-90-180-270102103104105片equency(rad»'sec)图2LCL与L滤波器的波特图比较Fig.2ThebodediagramofLCLandLfilterG)由图2可知，在转折频率以下时，LCL滤波器相当于单电感L滤波骼，二者有一样的滤波效果。要实现变换
