【正文】 負(fù)載則直接從電網(wǎng)獲取所需電能。鑒于我國(guó)太陽(yáng)能、風(fēng)力資源豐富，可以說(shuō)是取之不盡、用之不竭，這為我國(guó)發(fā)展清潔能源事業(yè)提供了很好的機(jī)遇。實(shí)際工程方面，由于牽涉到電網(wǎng)的正常運(yùn)營(yíng)，因此必須由電網(wǎng)公司主導(dǎo)進(jìn)行，如國(guó)家電網(wǎng)公司建設(shè)的河南財(cái)專(zhuān)微電網(wǎng)示范工程，作為國(guó)內(nèi)第一個(gè)正式運(yùn)行的微電網(wǎng)試點(diǎn)項(xiàng)目，取得了良好的運(yùn)行業(yè)績(jī)和社會(huì)效益。[1]圖11 微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖微電網(wǎng)從系統(tǒng)觀點(diǎn)看，是將發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、儲(chǔ)能裝置及控制裝置等結(jié)合，形成一個(gè)對(duì)大電網(wǎng)來(lái)說(shuō)單一可控的單元，同時(shí)向用戶(hù)供給能量，微電網(wǎng)中的電源多為微電源（分布式電源），即含有電力電子接口的小型機(jī)組，包括微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池、光伏電池以及超級(jí)電容、飛輪、蓄電池等儲(chǔ)能裝置。 parameters of the system are given LCL filter design steps. Finally, each ponent in detail the principles and calculation steps of the value based on the design example is given, and the design of the LCL filter simulation results show that, according to the design of the controller parameters can make threephase inverter with safe, reliable operation and has a fast dynamic response speed.Key words: Gridconnected inverter，LCL filter，Active damping, passive damping，Double closed loop control 目錄摘要 ......................................................................IAbstract .................................................................II目錄 ....................................................................III1. 緒論 ...................................................................1 1 1 1 2 逆變器的研究現(xiàn)狀 2 2 PWM逆變器的研究現(xiàn)狀 3 42. PWM逆變器的原理及數(shù)學(xué)模型 .............................................6 6 6 7 7 逆變器的工作原理 9 基于LCL濾波器的PWM逆變器數(shù)學(xué)模型 11 鎖相環(huán)節(jié)的工作原理 16 逆變器的SPWM調(diào)制方式分析 173. LCL濾波器和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ............................................20 LCL濾波器的參數(shù)設(shè)計(jì) 20 L，LC，LCL濾波器的比較 20 LCL濾波器的選定 21 LCL濾波器數(shù)學(xué)模型及波特圖分析 21 LCL濾波器的諧振抑制方法 24 濾波器參數(shù)變化對(duì)濾波性能的影響 24 濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)的約束條件 25 濾波器參數(shù)的設(shè)計(jì)步驟 26 26 基于無(wú)源阻尼的單電流環(huán)控制方案的設(shè)計(jì) 27 基于雙環(huán)控制網(wǎng)側(cè)電感電流外環(huán)控制器的設(shè)計(jì)....................29 基于雙環(huán)控制電容電流內(nèi)環(huán)控制器的設(shè)計(jì) 294. 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)及仿真驗(yàn)證 ................................................30 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì) 30 有源阻尼雙閉環(huán)控制仿真分析........................................32 無(wú)源阻尼單環(huán)控制仿真分析.......。摘要 近年來(lái)，一些清潔高效的能源，如太陽(yáng)能，風(fēng)能，地?zé)?，核能等得到了較為廣泛的應(yīng)用和關(guān)注，其發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的是直流電流和電壓，而許多負(fù)載都使用交流電，因此需要通過(guò)逆變器把直流電變成交流電。關(guān)鍵詞：并網(wǎng)逆變器 LCL濾波器 有源阻尼 無(wú)源阻尼，雙閉環(huán)控制 Abstract In recent years, clean and efficient energy sources, such as solar energy, wind energy, geothermal energy, nuclear energy has been widely used and has gained widespread attention .The power system produce the DC current and voltage, and many are using the AC load, it need inverter into alternating current to direct current. With the increasing promotion of photovoltaic power generation systems, the use of inverters is more and more. How to get a high quality of the current bees the focus of research. Because of the inhibitory effect of high frequency harmonics is better than Ltype filter, the LCL filter grid inverter is widely applied, pared with the traditional Lfilter, LCL filter can reduce the inductance improve the system dynamic performance, reduce costs, in the highpower applications, its advantages more apparent. This paper analyzes the high frequency PWM inverter principle, and then presents a threephase ABC coordinates and dq coordinate system on the mathematical model of LCLfilter configuration. Secondly, the article discusses the LCL filter design parameters。由多個(gè)分布式發(fā)電系統(tǒng)和負(fù)載共同組成的微電網(wǎng)和好的解決了這一問(wèn)題，由于它可以作為大電網(wǎng)的一個(gè)整體負(fù)載，對(duì)大電網(wǎng)沖擊和影響較小，本身又可以獨(dú)立運(yùn)行，因此得到越來(lái)越多的關(guān)注和應(yīng)用，這種大電網(wǎng)與新型的分布式發(fā)電系統(tǒng)組成的微電網(wǎng)的結(jié)合控制，成為當(dāng)今電力行業(yè)主要的研究方向。部分高校、科研院所及電力企業(yè)，如天津大學(xué)，合肥工業(yè)大學(xué)，杭州電子科技大學(xué)、中科院電工所、中國(guó)電科院等，各自建立了相應(yīng)的微網(wǎng)示范項(xiàng)目或?qū)嶒?yàn)室，研究電網(wǎng)的控制、運(yùn)行及對(duì)主網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響?，F(xiàn)代社會(huì)對(duì)能源需求不斷增加，煤炭、石油、天然氣等一次性能源卻不斷減少，而且其使用又會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生很大危害，為了緩解能源危機(jī)，避免環(huán)境的進(jìn)一步惡化，對(duì)風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源的開(kāi)發(fā)利用顯得尤為重要，可再生能源的使用兼具環(huán)保性和持續(xù)利用性，但是也存在著缺陷和難點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖(12)所示。對(duì)于中等功率場(chǎng)合，多采用六個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件構(gòu)成的PWM逆變器，包括三相電壓型PWM逆變器和三相電流型PWM逆變器，這是本章介紹的重點(diǎn)。電壓型逆變器：以單相電壓源逆變器為例，其主電路結(jié)構(gòu)如圖(13)所示。但是，三相PWM整流器的功率開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)頻率一般為2～15kHz，會(huì)產(chǎn)生對(duì)電網(wǎng)干擾的高次諧波，主要在開(kāi)關(guān)頻率或開(kāi)關(guān)頻率整數(shù)倍附近。在交流側(cè)應(yīng)用LCL 濾波器可以減少電流中的高次諧波含量,并在同樣的諧波要求下,相對(duì)純電感型濾波器可以降低電感值的大小，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。關(guān)于有源阻尼的研究已成為熱點(diǎn)，因?yàn)榭蓽p小損耗，節(jié)約能源。2005年， 提出了基于LCL濾波器的PWM 整流器的直接功率控制策略。節(jié)省了交流側(cè)電流傳感器。無(wú)差拍控制方法與傳統(tǒng)的SVPWM 整流器相比，脈沖寬度根據(jù)整流器當(dāng)前的電路狀態(tài)實(shí)時(shí)確定，因而具有更優(yōu)越的動(dòng)態(tài)性能。電壓調(diào)節(jié)器的輸出作為網(wǎng)側(cè)電流有功分量的給定，dq 坐標(biāo)系中網(wǎng)側(cè)電流調(diào)節(jié)器輸出經(jīng)坐標(biāo)變換后作為三相電容電流的給定，三相電容電流的反饋值由網(wǎng)側(cè)電流與整流器交流側(cè)電流合成。今后基于LCL 濾波器的PWM 整流器無(wú)傳感器控制、電網(wǎng)電壓不平衡控制和便于數(shù)字實(shí)現(xiàn)的控制將會(huì)成為研究的重點(diǎn)。在移動(dòng)的狀態(tài)中，人們不但需要由電池或電瓶供給的低壓直流電，同時(shí)更需要我們?cè)谌粘－h(huán)境中不可或缺的220伏交流電，逆變器就可以滿足我們的這種需求。按逆變器換流方式分，可分為負(fù)載換流式逆變器和自換流式逆變器。與三相全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比,三相半橋的直流電壓利用率低,并且功率主開(kāi)關(guān)管承受的電壓應(yīng)力相對(duì)較大。V、W兩相的情況和U相類(lèi)似，、的波形形狀和相同，只是相位一次相差120176。脈動(dòng)一次，而直流側(cè)電壓基本是無(wú)脈動(dòng)的，因此逆變器從電網(wǎng)側(cè)向直流側(cè)傳送的功率是脈動(dòng)的，且脈動(dòng)的情況和脈動(dòng)情況大體相同，這也是電壓型逆變器的一個(gè)特點(diǎn)?？刂频哪康氖墙o出正確的控制矢量,使網(wǎng)側(cè)電流與電壓同相位。因此，所有板卡上各自的本地80MHz和20MHz時(shí)基的相位都是同步的，從而采樣時(shí)鐘也是同步的。這時(shí)，壓控振蕩器按其固有頻率fv進(jìn)行自由振蕩。它的出現(xiàn)為中小型逆變器的發(fā)展起了重要的推動(dòng)作用。在雙極性調(diào)制中，四個(gè)開(kāi)關(guān)管都工作在高頻狀態(tài)，而在單極性調(diào)制中，一對(duì)開(kāi)關(guān)管工作在高頻狀態(tài)，而另一對(duì)開(kāi)關(guān)管工作在低頻狀態(tài)。由于在一個(gè)載波周期內(nèi)有兩次狀態(tài)轉(zhuǎn)變，所以輸出電壓頻率為器件開(kāi)關(guān)頻率的一倍。在逆變器獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，電容C的存在可以達(dá)到穩(wěn)定電壓的目的。② LCL濾波器還增加了閉環(huán)穩(wěn)定控制的難度。根據(jù)以上分析，由于雙模式逆變器較長(zhǎng)的時(shí)間工作于并網(wǎng)模式，所以必須保持較高的并網(wǎng)電流質(zhì)量，因此采用LCL濾波器。采用LCL的結(jié)構(gòu)比LC結(jié)構(gòu)有更好的衰減特性，對(duì)高頻分量呈高阻態(tài)，抑制電流諧波，并且同電網(wǎng)串聯(lián)的電感L 還可以起到抑制沖擊電流的作用。 den=[2,0]。阻尼方法分為兩種：一種叫做“無(wú)源阻尼法”，它是通過(guò)在電容上串聯(lián)電阻來(lái)使系統(tǒng)穩(wěn)定，這種方法穩(wěn)定可靠，在工業(yè)中被廣泛應(yīng)用，但是加入的電阻會(huì)增加系統(tǒng)的損耗，不適合大功率系統(tǒng)的應(yīng)用。為了對(duì)開(kāi)關(guān)紋波電流進(jìn)行分流，以使得高頻分量盡可能多的從電容支路流過(guò)，在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證高頻下。根據(jù)并聯(lián)電路各支路的分流關(guān)系，必須小于，只有這樣才能使高頻電流分量盡量從電容支路流過(guò)，盡可能少地流入電網(wǎng)。一般諧振頻率在十倍的基波頻率到開(kāi)關(guān)頻率的一半之間（4）需增設(shè)阻尼電阻防止諧振，但阻值不能太大，以免帶來(lái)過(guò)多的損耗，從而降低了效率。由上可知，目前常用的方法分為無(wú)源阻尼法和有源阻尼法。該單環(huán)控制策略是直接輸出電流控制，根據(jù)文，并網(wǎng)逆變器LCL接口直接輸出電流控制無(wú)論采用P、PI還是PID控制，系統(tǒng)均不穩(wěn)定，該問(wèn)題的直接解決方案是LCL串聯(lián)電阻，增大相角裕度，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，文中已證明該方案的正確性。記為相電流峰值的15%。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了此控制方案的可行性，并得出以下結(jié)論： （a,b,c）中的逆變器一般數(shù)學(xué)模型交流側(cè)均為時(shí)變交流量，因而不利于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過(guò)坐標(biāo)變換將三相對(duì)稱(chēng)靜止坐標(biāo)系（a,b,c）轉(zhuǎn)換成以電網(wǎng)基波頻率同步旋轉(zhuǎn)的（d,q）坐標(biāo)系，這樣，經(jīng)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換后，三相對(duì)稱(chēng)靜止坐標(biāo)系中基波正弦變量將轉(zhuǎn)化成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的直流變量，從而簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。同時(shí)，還要特別感謝閆興文學(xué)長(zhǎng)在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，對(duì)我無(wú)私的幫助，從最初基于LCL濾波器的并網(wǎng)逆變器的控制策略的研究這一命題的確定，到濾波器參數(shù)的公式算法的確定，再到設(shè)計(jì)出的電路圖在matlab圖中的調(diào)試和一些新知識(shí)的拓展，如果沒(méi)有閆興文學(xué)長(zhǎng)的幫助，論文無(wú)疑會(huì)遇到很多瓶頸，而且也不會(huì)這么順利的完成。 Power quality1. Introduction Microgrids are thought to be a likely direction for evolution of power systems that incorporate distributed generation. The term microgrid is not strictly defined and c