【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 頻紋波和沖擊電流，而這些調(diào)頻紋波主要是由逆變器濾波輸出前的電壓信號(hào)Uc產(chǎn)生的，所以分析Uab1至輸出電流Ig的傳統(tǒng)函數(shù)G(s)。將s=jw代入上式，在低頻段其傳遞函數(shù)G(jw)可近似為不同的文獻(xiàn)對(duì)于并網(wǎng)電感L2的選擇不同，一般取L2=kL1。根據(jù)前面所取的L1值，分別取k=k=2，可得到兩個(gè)不同的L2的值，比較其對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)分別為G1(s)和G2(s)。圖中虛線為L(zhǎng)2=L1時(shí)幅頻特性，實(shí)線為L(zhǎng)2=L1時(shí)的幅頻特性，LCL濾波器高頻衰減性能較好,k的取值不同只會(huì)影響高頻段諧振頻率的大小,較小的k值使其諧振頻率變大,較大的k值會(huì)使其諧振頻率變小,而其低頻段的幅頻特性基本相似。另一方面,由于L2是由隔離工頻變壓器的漏感來(lái)充當(dāng)?shù)?考慮到實(shí)際所采用隔離變壓器的情況,。在LCL濾波器的參數(shù)選擇過(guò)程中,要注意在電容與電感的選擇上是需要折衷考慮的,電容愈大,流入電容的無(wú)功電流就愈大,則電感上的電流和開關(guān)的電流也就越大,從而降低系統(tǒng)的效率。電容愈小,則電感需要增大,使得電感上的壓降增大。=、L2=，不同電容C時(shí)LCL濾波器的幅頻特性,。在電感一定的情況下,不同的電容參數(shù)值并不改變其低頻特性,只是隨著電容C的增大其諧振頻率向減小方向移動(dòng)。所以可根據(jù)一定量的無(wú)功功率來(lái)計(jì)算電容的大小,一般取15%的額定功率來(lái)設(shè)計(jì),其計(jì)算公式如上。（ 代入數(shù)據(jù),PN=1kW,Urms=220V, ?g=50Hz ） 可得C=。所以在綜合考慮系統(tǒng)效率和性能優(yōu)化之后,并兼顧前面設(shè)計(jì)參數(shù)C的取值范圍,電容的最終實(shí)際取值為10181。F。通過(guò)以上對(duì)LCL濾波的參數(shù)設(shè)計(jì)與分析結(jié)果,論文最終所選取的參數(shù)為：L1=，L2=，C=10uF。3 光伏并網(wǎng)逆變器控制策略及模型的研究根據(jù)直流側(cè)濾波結(jié)構(gòu)的形式,逆變器可分為電壓源和電流源兩類。電壓源逆變器直流端并聯(lián)大電容,它既抑制直流電壓紋波,減小直流電源內(nèi)阻,使直流側(cè)近似為恒壓源,另方面又為來(lái)自交流側(cè)無(wú)功電流的流傳提供通路；而電流源逆變器在其直流輸入側(cè)需串聯(lián)一個(gè)大電感,來(lái)抑制直流電流的紋波,使直流側(cè)近似為恒流源,但是大電感的存在將導(dǎo)致系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)變差。目前光伏并網(wǎng)逆變器大部分采用電壓源逆變器,因此,論文本節(jié)注重分析研究電壓源逆變器的控制策略。 按其控制對(duì)象的不同,并網(wǎng)逆變器的輸出控制方式有電壓控制和電流控制兩種,與之對(duì)應(yīng)的逆變器名稱分別為電壓型逆變器和電流型逆變器。在逆變器與電網(wǎng)進(jìn)行并聯(lián)運(yùn)行時(shí),電網(wǎng)可看作一個(gè)容量無(wú)窮大的交流電壓源。如果并網(wǎng)逆變器采用電壓控制方式,則系統(tǒng)就相當(dāng)于兩個(gè)電壓源并聯(lián)運(yùn)行。為了確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定并網(wǎng)運(yùn)行,就必須利用鎖相控制技術(shù),使并網(wǎng)逆變器的輸出電壓與電網(wǎng)電壓同步,并在此基礎(chǔ)上通過(guò)調(diào)整其輸出電壓的幅值及相位來(lái)調(diào)節(jié)其輸出電流的大小,從而實(shí)現(xiàn)其輸出功率的調(diào)節(jié)。逆變器輸出電壓的頻率、幅值和相位必須與電網(wǎng)電壓的頻率、幅值和相位一致,以減小并聯(lián)環(huán)流的產(chǎn)生。而對(duì)于采用電流控制方式的并網(wǎng)逆變器,只需要控制逆變器的輸出電流跟蹤電網(wǎng)電壓,同時(shí)設(shè)定輸出電流的大小,就可以實(shí)現(xiàn)的穩(wěn)定并網(wǎng)運(yùn)行,其控制方法相對(duì)簡(jiǎn)單,效果也較好,因此得到了廣泛應(yīng)用。電壓源電壓控制策略的控制對(duì)象雖然是輸出電壓,但是由于逆變器在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí),其輸出電壓即為電網(wǎng)電壓,所以必須通過(guò)調(diào)節(jié)輸出電流以達(dá)到其輸出功率調(diào)節(jié)的目標(biāo)。這種并網(wǎng)控制策略下,主要是通過(guò)模擬或數(shù)字采樣得到逆變器輸出電流的大小,一般以其有效值或平均值作為反饋量來(lái)控制輸出電壓的大小。采樣并網(wǎng)電流Ig幾作為反饋量,與設(shè)定值比較后作為電壓反饋控制的參考基準(zhǔn)Ure?；同時(shí)電流Ig的過(guò)零用于改變Ure?的相位來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓的相位,使輸出電流Ig與電網(wǎng)電壓的相位差為零,即同相,以實(shí)現(xiàn)其向電網(wǎng)輸出功率大小的調(diào)節(jié)。電壓源電流控制采用的是輸出電流反饋的電流源工作模式,它直接控制并網(wǎng)逆變器輸出電流的幅值和相位。該控制策略主要有電流瞬時(shí)值反饋與三角波比較控制、電流瞬時(shí)值反饋滯環(huán)控制、復(fù)合控制、重復(fù)控制和無(wú)差拍控制等。下面主要介紹一下電流瞬時(shí)值反饋與三角波比較控制和電流瞬時(shí)值反饋滯環(huán)控制。（1）電流瞬時(shí)值反饋與三角波比較控制該控制策略是將并網(wǎng)逆變器的輸出電流反饋量與參考電流比較后,通過(guò)控制器調(diào)節(jié),再與高頻三角波進(jìn)行比較,從而生成SPWM信號(hào)來(lái)控制逆變器的輸出電流,。圖中控制器多采用比例或比例積分調(diào)節(jié),該方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、可靠,但是存在響應(yīng)速度慢,輸出電流相位漂移的問(wèn)題。（2）電流瞬時(shí)值反饋滯環(huán)控制,該控制策略是將并網(wǎng)電流與參考電流進(jìn)行比較,兩者的偏差I(lǐng)g作為滯環(huán)比較控制器的輸入,通過(guò)滯環(huán)比較器產(chǎn)生控制功率器件通、斷的PWM信號(hào),實(shí)現(xiàn)對(duì)并網(wǎng)電流的控制。它具有控制簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)控制、電流響應(yīng)速度快、輸出電流電壓波形不含有特定次諧波等優(yōu)點(diǎn),但是功率管開關(guān)頻率隨負(fù)載電流變化而變化,同樣逆變器輸出電壓的諧波頻率也隨之變化,增加輸出濾波器的設(shè)計(jì)難度。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中,并網(wǎng)逆變器工作過(guò)程存在兩個(gè)擾動(dòng)因素：光伏陣列的輸出功率和電網(wǎng)電壓。由于電網(wǎng)電壓的幅值、頻率和相位變化范圍小,設(shè)計(jì)中主要考慮光伏陣列的輸出功率變化對(duì)逆變器的干擾。由于并網(wǎng)逆變器輸出電壓控制方法存在鎖相回路的響應(yīng)較慢、輸出電壓不易精確控制、可能出現(xiàn)環(huán)流等問(wèn)題,如不采取附加措施,一般不易獲得優(yōu)異的性能,因此并網(wǎng)逆變器一般均采用電流控制方式。論文采用電流瞬時(shí)值反饋與三角波比較控制策略,其控制器采用技術(shù)比較成熟、實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單的比例積分(PI)控制方法。逆變器電流控制策略必須要確定出逆變器的輸出參考電流。圖中Vpv為光伏陣列的輸出電壓、Ipv為光伏陣列的輸出電流、Ug為電網(wǎng)電壓的有效值。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),光伏陣列的輸出功率Ppv可由Vpv、Ipv相乘得到,扣除電路中的損耗后便是逆變器理論上的輸出功率Pout,Pout除以電網(wǎng)電壓有效值Ug,即可得到逆變器參考控制電流有效值Ire?、Ire?再根據(jù)電網(wǎng)的相位關(guān)系即可得到逆變器輸出電流參考信號(hào)ire?。 單極倍頻枷調(diào)制逆變器的模型在逆變電路控制模型中,調(diào)制正弦波和三角波比較得到的脈沖序列去控制各功率開關(guān)器件。由于開關(guān)狀態(tài)是不連續(xù)的,分析時(shí)采用狀態(tài)空間平均法。狀態(tài)空間平均法是基于輸出頻率?（50Hz）遠(yuǎn)小于輸出電路的載波頻率?c（40kHz）關(guān)的情況下,將輸出電壓uab在一個(gè)載波周期Tc內(nèi)的平均值ūab近似看作輸出電壓基波分量的瞬時(shí)值uab1,(),即由于Tc171。T,因此在一個(gè)電路載波周期中,原來(lái)按輸出頻率隨時(shí)間變化的正弦調(diào)制信號(hào)um可近似視為恒值,。利用簡(jiǎn)單的幾何關(guān)系可得到且上式中綜上可得： 綜上等式有 上式中，在直流側(cè)電壓Ud不變時(shí)為一變量，由（）可見，當(dāng)調(diào)制信號(hào)um為一連續(xù)的模擬變量時(shí)，ūab也為連續(xù)模擬變量，根據(jù)式（）可得出逆變器在單極倍頻SPWM調(diào)制下的平均值模型，即下面將利用這個(gè)平均值模型對(duì)并網(wǎng)逆變器的控制系統(tǒng)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。論文根據(jù)已經(jīng)選定的光伏并網(wǎng)逆變器控制策略和實(shí)現(xiàn)方法,采用BODE圖穩(wěn)定判斷法,討論閉環(huán)控制電路中的參數(shù)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)控制的模型分析。、設(shè)計(jì)與仿真在并網(wǎng)運(yùn)行模式下,逆變器的輸出控制為電流控制模式,逆變器相當(dāng)于一個(gè)電流源。本小節(jié)首先對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行分析,其次進(jìn)行閉環(huán)設(shè)計(jì),最后利用設(shè)計(jì)選取的系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行Saber仿真,驗(yàn)證系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的可行性和準(zhǔn)確性。在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí),加入消峰環(huán)節(jié),考慮到其中隔離變壓器的變比為1:1, 并網(wǎng)運(yùn)行模式瞬時(shí)電流控制等效電路框圖（1）正弦參考波和三角載波的確定在逆變器并網(wǎng)運(yùn)行模式下，如果輸出電流的采樣系數(shù)取值適合，正弦參考波和三角波的取值可與獨(dú)立運(yùn)行模式下相同。由于逆變器的最大輸出功率為1kW，并網(wǎng)工作時(shí)市電電壓有效值為220V，則其額定輸出電流峰值為179。.43A，電流采樣系數(shù)，在市電電壓正常范圍：220177。10%（即198V～242V），～，則可設(shè)定正弦波的范圍：0≦Vre?m≦（即0≦Vre?≦）。（2）系統(tǒng)特性與分析在并網(wǎng)運(yùn)行模式時(shí)。 逆變器瞬時(shí)電流反饋控制系統(tǒng)框圖 ▲ 主電路參數(shù)在并網(wǎng)運(yùn)行模式下，逆變器的主電路是再獨(dú)立運(yùn)行模式的基之上，增加了一個(gè)隔離變壓器，其副邊漏感L2=，反饋量的采樣為輸出電流信號(hào)，所以根據(jù)前面分析內(nèi)容，其主電路參數(shù)的選取如表31所示。 表31 并網(wǎng)運(yùn)行模式設(shè)計(jì)要求與主電路參數(shù)一覽表 ▲濾波器傳遞函數(shù)Gi(s)根據(jù)濾波結(jié)構(gòu)（(b)所示）的參數(shù),推導(dǎo)uab1到ig(s)的傳遞函數(shù)Gi(s)如下式所示：▲系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性分析與補(bǔ)償設(shè)計(jì)系統(tǒng)未經(jīng)過(guò)校正之前的開環(huán)傳遞函數(shù)為將31中的參數(shù)分別代入上式,利