【導(dǎo)讀】近年來，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，因此需要通過逆變器把直流電變成交流電。隨著這些新能源發(fā)電系統(tǒng)的日益推廣，逆變器的使用也越來越多。如何獲得高質(zhì)量的電流成為研究的焦點(diǎn)。由于對(duì)高頻諧波的抑制效果明顯好于L型濾波器，因此LCL濾波器在并網(wǎng)逆變器中應(yīng)用越來越廣泛，與傳統(tǒng)的L濾波器相比，LCL濾波器可以降低電感量，提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能，降低成本，在中大功率應(yīng)用場(chǎng)合，其優(yōu)勢(shì)更為明顯。文章首先對(duì)PWM逆變器的工作原理做了詳細(xì)的介紹，并對(duì)基于LCL的濾波器，在ABC靜止坐標(biāo)系，αβ靜止坐標(biāo)系和dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中建立了數(shù)學(xué)模型。其次，文章討論了LCL濾波器的參數(shù)設(shè)計(jì)方法，給出了系統(tǒng)LCL濾波器參數(shù)的設(shè)計(jì)步驟。

　　

【正文】 5 基于無源阻尼的線性控制系統(tǒng)模型 計(jì)算PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)，根據(jù)文獻(xiàn)[13]得LCL濾波器的傳遞函數(shù)： （313）將逆變器等效為一個(gè)小慣性環(huán)節(jié): 又的數(shù)值很小，忽略不計(jì)，則F(s)化簡(jiǎn)為： （314）進(jìn)而可得被控對(duì)象的傳遞函數(shù)： （315）且已知PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為： 其中τ=hT整定為II型系統(tǒng)后為： （316）且典型II型系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為： （317）其中選定h，濾波器參數(shù)、C和的值，即可計(jì)算出K，然后可得即，且電容所串電阻為： （318） 以上為理論計(jì)算方法，仿真過程中各參數(shù)還需要適當(dāng)調(diào)整，才能得到較好的濾波效果和穩(wěn)定的電壓電流波形。 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) 下圖是基于LCL濾波的三相并網(wǎng)逆變器原理圖圖36 三相并網(wǎng)逆變器原理圖 可得系統(tǒng)線性控制模型： 圖37 基于有源阻尼的線性系統(tǒng)控制電感電流外環(huán)的控制器的設(shè)計(jì)方法與單電流環(huán)中控制器的設(shè)計(jì)方法類似。 基于雙環(huán)控制電容電流內(nèi)環(huán)控制器的設(shè)計(jì)[14]由系統(tǒng)線性控制模型可得電容電流內(nèi)環(huán)控制對(duì)象傳遞函數(shù)為：，由于的數(shù)量級(jí)在，忽略不計(jì)，控制對(duì)象可簡(jiǎn)化為：。典型I型系統(tǒng)為：，上述控制對(duì)象要整定為I型系統(tǒng)，可采用PI調(diào)節(jié)器：，且取為T和RC中較大的數(shù)，由于，取3,C=100uF，，則取=RC，整定后的I型系統(tǒng)為：，又,且取KT=、動(dòng)態(tài)響應(yīng)較快，計(jì)算可得的值。  4. 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)及仿真驗(yàn)證 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)選定直流母線電壓800V，電網(wǎng)電壓380V/50Hz，總功率70kW,開關(guān)頻率選定為5kHz, 可得輸出相電流峰值為150A，令為逆變器側(cè)濾波電感，為網(wǎng)側(cè)濾波電感，為濾波電容，為單環(huán)控制策略中電容所串電阻。記為相電流峰值的15%。根據(jù)前兩節(jié)所述參數(shù)計(jì)算方法，可得到：總電感約束值且，又習(xí)慣上L1和L2關(guān)系為相等或倍數(shù)關(guān)系所以可取總電感為1mH，取又由于,且，可得，取100uF?？傻弥C振頻率，滿足約束條件。進(jìn)而可得單環(huán)控制策略中電容所串電阻。，可得整定后的并網(wǎng)電感電流外環(huán)傳函為：且典型II型系統(tǒng)為： 其中，由于開關(guān)頻率為5KHz，則T=，又取h=5時(shí)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)適中，此時(shí)： 可得，即，又，可得。 ，計(jì)算得電容電流內(nèi)環(huán)的PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)： 有源阻尼雙閉環(huán)控制仿真分析側(cè)電壓圖網(wǎng)側(cè)電壓圖側(cè)電流圖網(wǎng)側(cè)電流圖 無源阻尼單環(huán)控制仿真分析 側(cè)電壓圖網(wǎng)側(cè)電壓圖側(cè)電流圖網(wǎng)側(cè)電流圖由FFT所示圖，可分析得出采用雙電流閉環(huán)控制輸出電流跟蹤電壓，實(shí)現(xiàn)了輸出電流和電網(wǎng)電壓的同頻率、同相位，達(dá)到功率因數(shù)并網(wǎng)，通過比較單電流環(huán)與雙電流環(huán)的輸出電流，雙電流閉環(huán)的輸出電流諧波明顯比單電流環(huán)的少了很多，證明了雙電流環(huán)能夠更好地達(dá)到并網(wǎng)的效果。仿真步驟 結(jié)果分析 結(jié)論本文對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的典型的逆變器并網(wǎng)控制方法進(jìn)行分析和對(duì)比的基礎(chǔ)上研究了一種基于雙電流環(huán)控制的單相逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)。詳細(xì)分析了并網(wǎng)工作原理，推導(dǎo)了控制方程，設(shè)計(jì)了一種適合本系統(tǒng)應(yīng)用的LCL濾波器。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)，通過坐標(biāo)變換將三相對(duì)稱靜止坐標(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)。，并網(wǎng)系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的網(wǎng)側(cè)電流控制方法系統(tǒng)不穩(wěn)定，加入阻尼電阻后系統(tǒng)能變得穩(wěn)定，輸出電流含有較大的紋波，但同單電感濾波仿真波形相比紋波要小，并且動(dòng)態(tài)性加強(qiáng)。 ，在濾波電感參數(shù)取值相同的條件下，分別采用兩種濾波器進(jìn)行對(duì)比仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證明采用電容電流和網(wǎng)側(cè)電流雙閉環(huán)的控制策略，輸出電流變得更加平滑，紋波明顯減少，系統(tǒng)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性進(jìn)一步加強(qiáng)。綜上所述，在大功率并網(wǎng)系統(tǒng)中，在較低的開關(guān)頻率下，采用LCL濾波器的并網(wǎng)逆變器可以有效抑制輸出電流中的諧波分量，獲得較好的正弦電流波形，并網(wǎng)逆變雙閉環(huán)控制使系統(tǒng)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性進(jìn)一步加強(qiáng)；而無源阻尼策略也可以獲得較好的電流質(zhì)量，控制方法簡(jiǎn)單，但會(huì)增加功率損失，有源阻尼策略雖然減少了功率損失，卻需要較多的傳感器和較復(fù)雜的控制方法。實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)要求，選擇合適的控制策略。 參考文獻(xiàn)[1] 魯宗相，王彩霞，閔勇，[J].,31（19）：100107.[2] 盛鴉,孔力,齊智平，等. 新型電網(wǎng)微電網(wǎng)(Microgrid)研究綜述[J].,35(12): 7581[3] 肖宏飛，劉士榮，鄭凌蔚，等微型電網(wǎng)技術(shù)研究初探[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009,37（8）：114119[3] 杜秀麗,黃琦,[J].,(4):1720.[4] [D].秦皇島:燕山大學(xué),2009.[5] 孫 蔚，伍小杰，戴鵬，基于LCL濾波器的電壓源型PWM整流器控制策略綜述，電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2008，23（1）：9096[6] 王兆安． 電力電子技術(shù)[7] 趙仁德，趙強(qiáng)，李芬，LCL 濾波的并網(wǎng)變換器中阻尼電阻影響分析，電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2009，21(6)：112116[8] 張憲平，張亞西，林資旭，LCL 濾波的電壓型PWM整流器的有源阻尼控制，電氣傳動(dòng)，2007，37（11）：2225[9] 劉 飛，殷進(jìn)軍，周彥，LCL濾波器的三相光伏逆變器雙環(huán)控制策略，電力電子技術(shù)學(xué)報(bào)，2008，42（9）：2931[10] Farid Katiraei’ Reza Iravani’ Nikos Hatziargyriou. Micro grids Management [J].IEEE Power Eenergy Magazine. 2008,8(25):5465.[11] 王玉斌，陳建良．基于LCL濾波器的并網(wǎng)獨(dú)立雙模式控制高性能逆變器的的設(shè)計(jì)與并聯(lián)技術(shù)研究[12] Teodorescu R,BlaabjergF, BorupU. A New Control Structure for Gridconnected LCL PVInverters with Zero Steadystate Error and Selective Harmonic Compensation[C]. IEEE APEC. 2004,(4):580586.[13] 梁超輝,劉邦銀,[J].,42(8):1315.[14] 郭小強(qiáng)，鄔偉揚(yáng)，顧和榮等，并網(wǎng)逆變器LCL接口直接輸出電流控制建模及穩(wěn)定性分析，燕山大學(xué)電氣工程學(xué)院[15] 徐志英，許愛國(guó)，[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2009,29（27）：3641[16] 劉飛，查曉明，[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2010,25（3）：110116[17] 王要強(qiáng)，吳鳳江，孫力，[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2010,30（27）：9095[18] 張憲平，李亞西，潘磊，[J].電氣應(yīng)用，2007,26（5）：6567[19] 郭偉峰，徐殿國(guó)，武健，[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2010,30（3）：4248[20] 王存平，尹項(xiàng)根，張哲，[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2011,26（12）：99105 致謝 在四年本科生涯即將結(jié)束之際,借此難得的機(jī)會(huì)向在學(xué)習(xí)生活中給予我關(guān)心和幫助的老師、親人、朋友和同學(xué)表達(dá)最誠(chéng)摯的謝意! 本文的全部工作都是在導(dǎo)師韓肖清教授和學(xué)長(zhǎng)閆興文的指導(dǎo)下完成的。從論文的選題、資料的搜集和調(diào)研、到后來的論文寫作和修改,無不凝聚著老師和學(xué)長(zhǎng)的心血和汗水。韓老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、溫文爾雅的氣度,務(wù)實(shí)的科研精神、淵博的學(xué)識(shí)以及對(duì)技術(shù)的執(zhí)著和熱情都是我學(xué)習(xí)的榜樣,并將讓我受益終生，在此，謹(jǐn)向敬愛的老師表示衷心的感謝,祝愿韓老師身體健康、工作順利、家庭幸福。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，如果沒有閆興文學(xué)長(zhǎng)的幫助，論文無疑會(huì)遇到很多瓶頸，而且也不會(huì)這么順利的完成。另外，還要感謝韓老師的其他研究生，尤其是李騰飛學(xué)長(zhǎng)，他主要負(fù)責(zé)定期督促查看我們的畢設(shè)進(jìn)度，也是在這樣的氛圍中，我按照任務(wù)書中所安排的順序，有條不紊的完成了本學(xué)期的學(xué)習(xí)工作。感謝我的家人對(duì)我的學(xué)業(yè)的不遺余力的支持、幫助和鼓勵(lì),他們一如既往、默默無聞的支持與付出,使我沒有后顧之憂、能夠順利完成全部學(xué)業(yè)。情深意遠(yuǎn),山高水長(zhǎng)。面對(duì)如此深情厚意,我唯有在今后的學(xué)習(xí)和工作過程中更加努力,以更豐厚的成績(jī)答謝關(guān)心、幫助我的師長(zhǎng)、親人、同學(xué)和朋友! 附錄 英文翻譯1. 英文文獻(xiàn)原文Control of inverterbased microgrids . Green, M. Prodanovic Imperial College London, Department of Electrical and Electronic Engineering,Control and Power Group, London SW7 2AZ, United KingdomAvailable online 28 September 2006AbstractThe predicted growth of smallscale non50/60 Hz power sources and the desire to be able to support loads independently of the public electricity grid requires the development inverterbased microgrids. Power electronic interfaces have very different characteristics to conventional electrical machines and, therefore, different operation, control and protection schemes are required. Attention also needs to be given to the dominance of singlephase harmonically distorting loads in some networks and control schemes put in place that maintain voltage quality. A control scheme that exploits the controllability of inverters to operate a microgrid and provide good power quality is examined and pared with both traditional power systems and with control of dc/dc power converters. The limitations of munication and control bandwidth are discussed. Experimental results are used to illustrate the performance that can be achieved with various binations of linear and nonlinear, threephase and singlephase loads.169。 2006 Elsevier . All rights reserved.Keywords: Distributed generation。 Micro grids。 Inverters。 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