采用LCL滤波器的并网逆变器双闭环入网电流控制技术

并网逆变器采用LCL滤波对高次谐波衰减效果显著，而且在低开关频率和电感较小的情况下较单电感滤波具有明显的优势。但是，LCL为无阻尼3阶系统，易发生谐振。研究采用并网电流和电容电流双闭环控制策略对并网电流进行控制，采用电容电流闭环增加系统阻尼，从而可抑制系统振荡，增加系统稳定性。对电流双闭环方案进行系统建模和稳定性分析，并进行仿真验证。最后，采用电流双闭环控 制策略进行并网实验，实验结果表明，该方案可有效地避免进网电流谐振和实现进网电流的高功率因数。 并网逆变器在新能源发电系统中扮演着关键角色，其主要任务是将可再生能源产生的直流电转换为与电网同步的交流电。在并网逆变器中，滤波器的作用至关重要，它能够减少输出电流中的高次谐波，提高电能质量。本文主要讨论了一种采用LCL滤波器的并网逆变器的双闭环电流控制技术，旨在解决LCL滤波器可能引发的谐振问题，并提高系统的稳定性和电流质量。 LCL滤波器由电感(L)、电容(C)和电感(L)组成，相较于单电感(L)滤波器，它在低开关频率和小电感条件下能更有效地抑制高次谐波。然而，LCL滤波器是一个无阻尼的3阶系统，容易导致谐振，这会严重影响系统的稳定性和电流质量。为了克服这个问题，研究者提出了一个双闭环控制策略，包括并网电流环和电容电流环。 并网电流环作为外环，主要目标是确保逆变器输出的并网电流与电网电压相位同步，以实现低THD和高功率因数。电容电流环作为内环，通过反馈电容电流来增加系统阻尼，抑制由于LCL滤波器引起的谐振现象，从而增强系统稳定性。这种双闭环控制策略通过精确调节两个电流环的动态响应，能够在不增加开关频率的情况下，有效抑制谐振，保证并网电流的平稳。 在设计双闭环控制策略时，首先要进行系统建模，分析LCL滤波器的动态特性，然后结合控制理论设计控制器，如比例积分微分(PID)控制器，以确保电流环的快速响应和良好的稳态性能。接着，通过仿真工具，如MATLAB/Simulink，对控制策略进行仿真验证，分析其在不同工况下的表现。 实验证明，采用电流双闭环控制的LCL滤波器并网逆变器可以有效地避免电网电流的谐振问题，提升并网电流的功率因数。实验结果与仿真结果一致，显示了该控制策略的有效性和实用性。这一方法对于改善并网逆变器的性能，特别是在大型可再生能源并网系统中，具有重要的应用价值。 总结来说，本文介绍的LCL滤波器并网逆变器双闭环电流控制技术是一种有效的解决方案，它能够优化并网电流质量，抑制滤波器谐振，提高系统的整体稳定性和效率。这一技术对于推动新能源发电系统的发展，尤其是在高功率因数要求和电能质量标准严格的场合，具有显著的实用价值。未来的研究可能进一步探讨如何优化控制策略，以适应更复杂的电网环境和更苛刻的运行条件。