【正文】 [12] 陳瑤，金新民，童亦斌. 三相電壓型PWM整流器網(wǎng)側(cè)LCL濾波器設(shè)計. 電工技術(shù)學(xué)報，2007,42（9）：124~129[13] Kazmierkowski M P, Malesani L, et al. Current control technique for threephase voltage source PWM converters: A survey [J].IEEE Transaction on Industry Electronics,1998145(5):697~703[14] 劉波，王仕城. ，2005（4）：42~45[15] 周雪松，宋代春，馬幼捷. 光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略[J]. 華東電力,2010,38(1):80~83[16] 黃摯雄，徐保友，沈玲菲. LCL并網(wǎng)逆變器新型電流雙閉環(huán)控制策略研究[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制，2012,40（17）：1~5[17] 董密，羅安. 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中逆變器的設(shè)計與控制方法[J]. 電力系統(tǒng)自動化，2006,30（20）：97~102[18] 楊國韜，孫志毅，劉立群. 基于坐標系變換的并網(wǎng)鎖相環(huán)性能分析[J]. 自動化儀表，2013,343（5）：60~64[19] 李春芳，李樹侖. 我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀. 陽光能源，2003（4）：34~35[20] 許津銘，謝少軍，黃如海. LCL濾波并網(wǎng)逆變器的魯棒電流控制[J]. 電力系統(tǒng)自動化，2012,36（15）：1~6致謝致謝時間如白駒過隙，轉(zhuǎn)眼間，在燕山大學(xué)里仁學(xué)院四年的大學(xué)生活即將要結(jié)束，回望學(xué)校的這段日子我感慨良多。在本次畢業(yè)設(shè)計過程中，學(xué)到了很多書本上沒有的知識，此次畢設(shè)同時溫習(xí)了大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識，從中可以發(fā)現(xiàn)許多自己原先沒學(xué)好的知識，使自己有機會重新學(xué)習(xí)，查漏補缺。首先，感謝我的老師!在此，要特別感謝我的導(dǎo)師——漆漢宏老師！因為漆老師在文章的構(gòu)思、研究方法、論文規(guī)范和數(shù)據(jù)搜集上給予我的幫助，以及在論文的過程中多次的仔細評閱和詳細的修改意見，才使得我的本科論文得以順利完成。同時也要萬分感謝馮佳凡學(xué)姐的悉心指教，使我少走了好些彎路，能夠及時糾正我所出現(xiàn)的錯誤和指引我正確的解決問題。在此，向?qū)煴磉_我最衷心的感謝，祝導(dǎo)師和家人身體健康，工作順利、生活順心快樂。接著，感謝學(xué)校的全體老師，特別是電氣學(xué)院的老師。他們崇高的道德品質(zhì)、淵博的專業(yè)知識、嚴謹?shù)膶W(xué)術(shù)作風(fēng)、忘我的工作態(tài)度將激勵我的一生。在大學(xué)的四年里，是你們對我學(xué)業(yè)的指導(dǎo)、生活的關(guān)懷和為人處世上的教導(dǎo)，使我的知識更加充實、思維更加活躍以及視野更加開闊。此外，感謝我的所有同學(xué)和朋友們！四年的學(xué)習(xí)生活中，我們同享快樂，共擔(dān)憂傷，一起成長和進步。愿我們之間的友誼地久天長，萬古長青!最后，感謝我的父母和家人!是你們一直的關(guān)心、支持和鼓勵，讓我遠離家鄉(xiāng)求學(xué)之時仍感到溫暖和力量，讓我在這漫漫的求學(xué)路上一直堅持與前進！衷心感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位老師!附錄1 開題報告 附錄1 開題報告燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告課題名稱：基于LCL濾波的并網(wǎng)逆變器的設(shè)計學(xué)院（系）：里仁學(xué)院年級專業(yè)：12應(yīng)用電子5班學(xué)生姓名：黃**指導(dǎo)教師：漆**完成日期：2016年3月15日一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義（1）本課題的依據(jù)和意義：隨著新能源發(fā)電在全世界范圍內(nèi)應(yīng)用越來越廣泛，并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)也成為一個重要的研究方向。逆變器采用高頻PWM調(diào)制下的電流源控制，從而導(dǎo)致進入電網(wǎng)的電流中含有大量高次諧波，一般會采用L 濾波器進行濾除，但是目前一些研究文獻提到LCL濾波器具有比和L型濾波器更理想的高頻濾波效果。從而常被用于大功率、低開關(guān)頻率的并網(wǎng)設(shè)備，同時基于LCL濾波器的控制技術(shù)也成為新的研究熱點之一。（2）國外發(fā)展概況：伴隨著能源危機的發(fā)展，在各國政府的重視下，世界光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)在最近10年間也得到了蓬勃發(fā)展。首先，新型光伏電池不斷出現(xiàn)，光伏電池的轉(zhuǎn)換效率不斷提高。在提高光伏電池效率方面，單晶硅光伏電池的平均效率已達到 13%～15%，%(澳大利亞新南威爾士大學(xué))，多晶硅光伏電池的平均效率也有12%～l4%，%。光伏電池研究的不斷發(fā)展為光伏產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供了良好的保障。其次，光伏電池的產(chǎn)量急劇增加，新興的光伏組件生成大國不斷出現(xiàn)。世界光伏電池的生產(chǎn)規(guī)模由20世紀80年代的15MW/年發(fā)展到20012005年50100MW/年。在最近10年中，世界光伏電池的生產(chǎn)能力平均年增長率為22%，從1991年的55MW增加到2001年的400MW，2003年達到742MW，到2004 年更是增長到1200MW，最近5年的年平均增長率高達35%以上。光伏電池制造業(yè)的快速發(fā)展又進一步推動了光伏電池研究的發(fā)展，兩者相互推動，進一步促進了世界光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。最后，近年來世界各國紛紛出臺一系列的支持政策，大力推廣以光伏發(fā)電為代表的可再生能源項目的實施，進一步推動了光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在1997年12月日本京都會議以后，美國總統(tǒng)隨即宣布了百萬光伏屋頂計劃，預(yù)期在10 年內(nèi)在美國國內(nèi)安裝總?cè)萘考s為3GW 的光伏電池。同時，以加州為代表的美國各州對光伏應(yīng)用的補貼政策成為了美國光伏市場持續(xù)增長的主要動力。在日本，政府提出了朝日7年光伏屋頂計劃，并提出了新能源推廣的基本原則，目標到2010年實現(xiàn)光伏發(fā)電容量超過5GW。目前，日本的光伏電力已經(jīng)逐漸具備了不需要依靠政府補貼的市場競爭力，而政府的投入則主要轉(zhuǎn)移到研發(fā)和對一些示范項目的支持上面。在澳大利亞，政府要求電力公司供電中要有一定比例的光電、風(fēng)電等新能源，%。在德國，政府提出了10萬戶光伏屋頂計劃，并在2004年對其再生能源法律進行了修改和完善，保證了對光伏應(yīng)用的新一輪補貼。之后，德國光伏發(fā)電市場就呈現(xiàn)井噴式的增長，并一躍成為超過日本的世界最大光伏市場。而德國西門子太陽能公司在慕尼黑貿(mào)易展覽中心建成了1MW的太陽能光伏屋頂系統(tǒng)，則成為大功率太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的代表。根據(jù)新的世界能源統(tǒng)計資料表明，2004年全球安裝的太陽能發(fā)電系統(tǒng)容量已經(jīng)超過1000MW。在最近5年，太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的年均增長速度超過30%，成為增長速度最快的新能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)。（3）國內(nèi)發(fā)展概況：在世界光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的同時，中國的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)也正以每年30%的速度得到快速發(fā)展。在光伏電池研究方面，我國光伏電池的研究獲得重要進展，目前我國實驗室光伏電池的效率已達21%，可商業(yè)化光伏組件效率達14%～15%，一般商業(yè)化電池效率也已達到10%～13%。在光伏電池生產(chǎn)制造方面，國內(nèi)光伏電池的年生產(chǎn)能力達到100MW，中國已成為繼日本、德國和美國后世界第四大光伏組件制造國。與此同時，我國也積極興建了大量光伏發(fā)電工程。例如投資達750萬美元，發(fā)電總裝機容量達到1兆瓦的深圳國際園林花卉博覽園光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)已投入使用；首都博物館300kW太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)也已經(jīng)投入使用。國家體育場(鳥巢)工程投資1000萬元，在“鳥巢”的12 個主通道上方，安裝總裝機容量為130千瓦的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。一項投資l億元的兆瓦級光伏發(fā)電項目也將在上海交通大學(xué)風(fēng)雨操場落成，并將成為亞洲最大的光伏發(fā)電站。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 （1）研究的基本內(nèi)容：了解三相并網(wǎng)逆變器的原理及數(shù)學(xué)模型；并網(wǎng)控制策略的研究；分析LCL濾波器在電路中的應(yīng)用并與單L、LC濾波器進行對比；LCL濾波器的參數(shù)設(shè)計；進網(wǎng)電流諧波分析；逆變器側(cè)電流諧波分析；系統(tǒng)仿真研究。（2）擬解決的主要問題：如何設(shè)計LCL濾波器使系統(tǒng)穩(wěn)定運行；如何有效擬制并網(wǎng)逆變器交流側(cè)輸出電流諧波問題；如何減少輸出電流紋波，提高電流的質(zhì)量；如何增加網(wǎng)側(cè)電流對電網(wǎng)電壓畸變的抗擾性。三、研究步驟、方法及措施 （1）研究步驟：首先查閱資料，了解有關(guān)三相并網(wǎng)逆變器的基本知識，然后有針對性的對LCL濾波器設(shè)計和雙閉環(huán)控制設(shè)計方法進行學(xué)習(xí)。其次找到基于LCL濾波器的三相并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)研究相關(guān)文獻，了解現(xiàn)有基于LCL濾波器的三相并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)，并熟悉過程。最后設(shè)計完成主電路和控制電路，并利用Matlab進行仿真。（2）研究方法：通過上網(wǎng)查找資料和閱讀學(xué)校圖書館的相關(guān)書籍作好理論知識的儲備；相關(guān)軟件及優(yōu)化設(shè)計理論的學(xué)習(xí)；擬定以各種參數(shù)為變量的不同的方案進行對比，對比方法包括理論計算和計算機 輔助設(shè)計和分析：對分析數(shù)據(jù)和結(jié)果進行全面的歸納整理，選擇最優(yōu)方案并撰寫論文。四、研究工作進度： 查閱資料，、工作原理及系統(tǒng)構(gòu)成 。（14周） 完成主電路和控制電路方案選擇，對所設(shè)計系統(tǒng)進行理論分析。（58周） 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計與仿真研究。（912周） 系統(tǒng)仿真實驗研究。（1316周） 整理實驗數(shù)據(jù)，并與理論比較，撰寫論文。（1718周）目前完成的工作和結(jié)果：為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，目前國內(nèi)外主要有以下幾種策略： 基于無源阻尼的直接電流控制策略 直接電流控制通過電流反饋閉環(huán)控制直接調(diào)節(jié)電流，具有動態(tài)響應(yīng)快、受系統(tǒng)參數(shù)影響小等特點，是目前常用的電流控制方案，然而無論采用P、PI還是PID調(diào)節(jié)均無法使系統(tǒng)穩(wěn)定，并網(wǎng)逆變器LCL接口直接輸出電流控制穩(wěn)定性問題簡單直接的解決方案是LCL串聯(lián)電阻形成無源阻尼PD衰減諧振峰值，增大相角裕度，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性?；谟性醋枘岬闹苯庸β士刂撇呗? 由于動態(tài)響應(yīng)快、原理簡單，近年來直接功率控制已被越來越多地應(yīng)用于PWM 整流器的控制。但是傳統(tǒng)的直接功率控制策略沒有電流內(nèi)環(huán)，不能采用已有的有源阻尼方法。2005年，J．W．Kolar，S．Ponnaluri,L．A．Serpa和P．M．Barbosa提出了基于LCL濾波器的PWM 整流器的直接功率控制策略，該方法設(shè)計了基于直接功率控制的有源阻尼方法來抑制LCL濾波器的諧振，這是一種基于虛擬磁鏈的直接功率控制。通過檢測交流側(cè)電流和直流側(cè)電壓來估算系統(tǒng)的虛擬磁鏈，從而算出系統(tǒng)的有功、無功功率，然后與給定值進行比較，偏差值送入開關(guān)狀態(tài)選擇表，產(chǎn)生控制脈沖。這種控制策略采用直接功率有源阻尼法，將有功、無功功率減去阻尼分量后就可以避免諧振問題。基于無源阻尼的無差拍控制策略1998年，Michael Lindgren和Jan Svensson提出了基于LCL濾波器的斬波器的無差拍控制。這是最早的基于LCL 濾波器的控制策略。2004 年Emilio．J．Bueno，F(xiàn)elipe Espinosa等人提出了改進的矢量無差拍控制策略。該控制策略只需要一組電流傳感器和一組電壓傳感器，其他的量可以由狀態(tài)觀測器獲得，系統(tǒng)的擾動可以用無源阻尼來衰減。改進的無差拍控制策略通過反饋電容電壓將其引入到控制策略中，使控制效果更好。基于三閉環(huán)的電網(wǎng)不平衡控制策略2003 年ErikaTwining和Donald Grahame Holmes提出三閉環(huán)控制策略,這也是首次針對不平衡電網(wǎng)電壓提出的控制策略。其中，電壓外環(huán)用來控制直流側(cè)電壓。電流控制采用雙內(nèi)環(huán)的控制結(jié)構(gòu)，第一內(nèi)環(huán)是網(wǎng)側(cè)電流內(nèi)環(huán)，第二內(nèi)環(huán)是電容電流內(nèi)環(huán)。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 坐標系中網(wǎng)側(cè)電流調(diào)節(jié)器輸出經(jīng)坐標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。該方法需要兩組電流傳感器和一組電壓傳感器，傳感器數(shù)量多是其缺點。但實驗結(jié)果證明，該方法對于不平衡電網(wǎng)電壓有較強的魯棒性。逆變器的工作原理：用三個單相逆變電路可以組合成一個三相逆變電路，但在三相逆變電路中，應(yīng)用最廣的還是三相橋式逆變電路，采用IGBT作為開關(guān)器件的電壓型三相橋式逆變電路如圖所示：圖1 三相逆變電路原理圖 如圖1所示的直流側(cè)通常只有一個電容器件就可以了，但為了分析方便，畫作串聯(lián)的兩個電容器并標出了假想中點，和單相半橋、全橋逆變電路相同，電壓型三相橋式逆變電路的基本工作方式也是180176。導(dǎo)通方式，即每個橋臂的導(dǎo)通角為180176。，同一相即同一半橋的上下兩個臂交替導(dǎo)電，各相開始導(dǎo)電的角度一次相差120176。，這樣，在任一瞬間，將有三個橋臂同時導(dǎo)通，也可能是上面兩個臂下面一個臂同時導(dǎo)通，因為每次換流都是在同一相上下兩個橋臂之間進行的，因此也被稱為縱向換流。在上述180176。導(dǎo)電的方式逆變器中，為了防止同一相上下兩橋臂的開關(guān)器件同時導(dǎo)通而引起的直流電源的短路，要采取“先斷后通”的方法，即先給應(yīng)關(guān)斷的器件關(guān)斷信號，待其關(guān)斷后留一定的時間裕量，然后再給應(yīng)導(dǎo)通的器件發(fā)出開通信號，即在兩者之間留一個短暫的死區(qū)時間，死區(qū)時間的長短要視器件的開關(guān)速度而定，器件的開關(guān)速度越快，所留的死區(qū)時間就可以越短，這一“先斷后通”的方法對于工作在上下橋臂通斷互補方式下的其他電路也是適用的。LCL濾波器與單L、LC濾波器進行對比：三相并網(wǎng)逆變器的濾波器設(shè)計至關(guān)重要，不僅影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性和動態(tài)響應(yīng)，還制約著系統(tǒng)損耗、直流側(cè)電壓、進網(wǎng)電流諧波等。常見的濾波器形式有L、LC和LCL三種，其形式如圖2所示，應(yīng)用場合也不盡相同。圖2 單L、LC和LCL濾波器單L濾波器為一階濾波器，由于結(jié)構(gòu)及控制簡單，普遍應(yīng)用于并網(wǎng)逆變的場合。然而，隨著并網(wǎng)功率等級的不斷增加，基于效率和可靠性的考慮，并網(wǎng)逆變器的開關(guān)頻率一般較低，為了使進網(wǎng)電流達到并網(wǎng)要求，電感值需要增大。這不僅是系統(tǒng)動態(tài)性能下降，還會引起成本和體質(zhì)重量增加等一系列問題。LC濾波器為二階濾波器，較單L濾波器具有更好的濾波效果，且結(jié)構(gòu)簡單，大多數(shù)應(yīng)用于獨立逆變的場合。若使用在并網(wǎng)逆變器中，需要對電容電流進行補償，否則將影響進網(wǎng)電流的功率因數(shù)。LCL濾波器為三階濾波器，濾波效果較前兩種好，可以有效抑制進網(wǎng)電流的高次諧波，同時網(wǎng)側(cè)