【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(jì). 電工技術(shù)學(xué)報(bào)，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(hù)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(jì)與控制方法[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006,30（20）：97~102[18] 楊國(guó)韜，孫志毅，劉立群. 基于坐標(biāo)系變換的并網(wǎng)鎖相環(huán)性能分析[J]. 自動(dòng)化儀表，2013,343（5）：60~64[19] 李春芳，李樹侖. 我國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀. 陽(yáng)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(dòng)化，2012,36（15）：1~6致謝致謝時(shí)間如白駒過(guò)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(jì)過(guò)程中，學(xué)到了很多書本上沒(méi)有的知識(shí)，此次畢設(shè)同時(shí)溫習(xí)了大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，從中可以發(fā)現(xiàn)許多自己原先沒(méi)學(xué)好的知識(shí)，使自己有機(jī)會(huì)重新學(xué)習(xí)，查漏補(bǔ)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?yàn)槠崂蠋熢谖恼碌臉?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(guò)程中多次的仔細(xì)評(píng)閱和詳細(xì)的修改意見(jiàn)，才使得我的本科論文得以順利完成。同時(shí)也要萬(wàn)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(shí)糾正我所出現(xiàn)的錯(cuò)誤和指引我正確的解決問(wèn)題。在此，向?qū)煴磉_(dá)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(lè)。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(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)作風(fēng)、忘我的工作態(tài)度將激勵(lì)我的一生。在大學(xué)的四年里，是你們對(duì)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(shí)更加充實(shí)、思維更加活躍以及視野更加開(kāi)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(lè)，共擔(dān)憂傷，一起成長(zhǎng)和進(jìn)步。愿我們之間的友誼地久天長(zhǎng)，萬(wàn)古長(zhǎng)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(lì)，讓我遠(yuǎn)離家鄉(xiāng)求學(xué)之時(shí)仍感到溫暖和力量，讓我在這漫漫的求學(xué)路上一直堅(jiān)持與前進(jìn)！衷心感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位老師!附錄1 開(kāi)題報(bào)告 附錄1 開(kāi)題報(bào)告燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告課題名稱：基于LCL濾波的并網(wǎng)逆變器的設(shè)計(jì)學(xué)院（系）：里仁學(xué)院年級(jí)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(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)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(lái)越廣泛，并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)也成為一個(gè)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(jìn)入電網(wǎng)的電流中含有大量高次諧波，一般會(huì)采用L 濾波器進(jìn)行濾除，但是目前一些研究文獻(xiàn)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(kāi)關(guān)頻率的并網(wǎng)設(shè)備，同時(shí)基于LCL濾波器的控制技術(shù)也成為新的研究熱點(diǎn)之一。（2）國(guó)外發(fā)展概況：伴隨著能源危機(jī)的發(fā)展，在各國(guó)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(dá)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(guó)不斷出現(xiàn)。世界光伏電池的生產(chǎn)規(guī)模由20世紀(jì)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(zhǎng)率為22%，從1991年的55MW增加到2001年的400MW，2003年達(dá)到742MW，到2004 年更是增長(zhǎng)到1200MW，最近5年的年平均增長(zhǎng)率高達(dá)35%以上。光伏電池制造業(yè)的快速發(fā)展又進(jìn)一步推動(dòng)了光伏電池研究的發(fā)展，兩者相互推動(dòng)，進(jìn)一步促進(jìn)了世界光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。最后，近年來(lái)世界各國(guó)紛紛出臺(tái)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(xiàng)目的實(shí)施，進(jìn)一步推動(dòng)了光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在1997年12月日本京都會(huì)議以后，美國(guó)總統(tǒng)隨即宣布了百萬(wàn)光伏屋頂計(jì)劃，預(yù)期在10 年內(nèi)在美國(guó)國(guó)內(nèi)安裝總?cè)萘考s為3GW 的光伏電池。同時(shí)，以加州為代表的美國(guó)各州對(duì)光伏應(yīng)用的補(bǔ)貼政策成為了美國(guó)光伏市場(chǎng)持續(xù)增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿ΑＴ谌毡?，政府提出了朝?年光伏屋頂計(jì)劃，并提出了新能源推廣的基本原則，目標(biāo)到2010年實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電容量超過(guò)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(bǔ)貼的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，而政府的投入則主要轉(zhuǎn)移到研發(fā)和對(duì)一些示范項(xiàng)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(guó)，政府提出了10萬(wàn)戶光伏屋頂計(jì)劃，并在2004年對(duì)其再生能源法律進(jìn)行了修改和完善，保證了對(duì)光伏應(yīng)用的新一輪補(bǔ)貼。之后，德國(guó)光伏發(fā)電市場(chǎng)就呈現(xiàn)井噴式的增長(zhǎng)，并一躍成為超過(guò)日本的世界最大光伏市場(chǎng)。而德國(guó)西門子太陽(yáng)能公司在慕尼黑貿(mào)易展覽中心建成了1MW的太陽(yáng)能光伏屋頂系統(tǒng)，則成為大功率太陽(yáng)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(jì)資料表明，2004年全球安裝的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)容量已經(jīng)超過(guò)1000MW。在最近5年，太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的年均增長(zhǎng)速度超過(guò)30%，成為增長(zhǎng)速度最快的新能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)。（3）國(guó)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(shí)，中國(guó)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(guó)光伏電池的研究獲得重要進(jìn)展，目前我國(guó)實(shí)驗(yàn)室光伏電池的效率已達(dá)21%，可商業(yè)化光伏組件效率達(dá)14%～15%，一般商業(yè)化電池效率也已達(dá)到10%～13%。在光伏電池生產(chǎn)制造方面，國(guó)內(nèi)光伏電池的年生產(chǎn)能力達(dá)到100MW，中國(guó)已成為繼日本、德國(guó)和美國(guó)后世界第四大光伏組件制造國(guó)。與此同時(shí)，我國(guó)也積極興建了大量光伏發(fā)電工程。例如投資達(dá)750萬(wàn)美元，發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到1兆瓦的深圳國(guó)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(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)也已經(jīng)投入使用。國(guó)家體育場(chǎng)(鳥巢)工程投資1000萬(wàn)元，在“鳥巢”的12 個(gè)主通道上方，安裝總裝機(jī)容量為130千瓦的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)。一項(xiàng)投資l億元的兆瓦級(jí)光伏發(fā)電項(xiàng)目也將在上海交通大學(xué)風(fēng)雨操場(chǎng)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(wèn)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(jìn)行對(duì)比；LCL濾波器的參數(shù)設(shè)計(jì)；進(jìn)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(wèn)題：如何設(shè)計(jì)LCL濾波器使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；如何有效擬制并網(wǎng)逆變器交流側(cè)輸出電流諧波問(wèn)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(duì)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(shí)，然后有針對(duì)性的對(duì)LCL濾波器設(shè)計(jì)和雙閉環(huán)控制設(shè)計(jì)方法進(jìn)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(xiàn)，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(guò)程。最后設(shè)計(jì)完成主電路和控制電路，并利用Matlab進(jìn)行仿真。（2）研究方法：通過(guò)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(shí)的儲(chǔ)備；相關(guān)軟件及優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jìn)行對(duì)比，對(duì)比方法包括理論計(jì)算和計(jì)算機(jī) 輔助設(shè)計(jì)和分析：對(duì)分析數(shù)據(jù)和結(jié)果進(jìn)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(jìn)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(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行理論分析。（58周） 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)與仿真研究。（912周） 系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)研究。（1316周） 整理實(shí)驗(yàn)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(guó)內(nèi)外主要有以下幾種策略： 基于無(wú)源阻尼的直接電流控制策略 直接電流控制通過(guò)電流反饋閉環(huán)控制直接調(diào)節(jié)電流，具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、受系統(tǒng)參數(shù)影響小等特點(diǎn)，是目前常用的電流控制方案，然而無(wú)論采用P、PI還是PID調(diào)節(jié)均無(wú)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(wèn)題簡(jiǎn)單直接的解決方案是LCL串聯(lián)電阻形成無(wú)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(dòng)態(tài)響應(yīng)快、原理簡(jiǎn)單，近年來(lái)直接功率控制已被越來(lái)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(méi)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(jì)了基于直接功率控制的有源阻尼方法來(lái)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(guò)檢測(cè)交流側(cè)電流和直流側(cè)電壓來(lái)估算系統(tǒng)的虛擬磁鏈，從而算出系統(tǒng)的有功、無(wú)功功率，然后與給定值進(jìn)行比較，偏差值送入開(kāi)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(wú)功功率減去阻尼分量后就可以避免諧振問(wèn)題。基于無(wú)源阻尼的無(wú)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(wú)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(jìn)的矢量無(wú)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(cè)器獲得，系統(tǒng)的擾動(dòng)可以用無(wú)源阻尼來(lái)衰減。改進(jìn)的無(wú)差拍控制策略通過(guò)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(duì)不平衡電網(wǎng)電壓提出的控制策略。其中，電壓外環(huán)用來(lái)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(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。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(diǎn)。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該方法對(duì)于不平衡電網(wǎng)電壓有較強(qiáng)的魯棒性。逆變器的工作原理：用三個(gè)單相逆變電路可以組合成一個(gè)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(kāi)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(gè)電容器件就可以了，但為了分析方便，畫作串聯(lián)的兩個(gè)電容器并標(biāo)出了假想中點(diǎn)，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(gè)橋臂的導(dǎo)通角為180176。，同一相即同一半橋的上下兩個(gè)臂交替導(dǎo)電，各相開(kāi)始導(dǎo)電的角度一次相差120176。，這樣，在任一瞬間，將有三個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通，也可能是上面兩個(gè)臂下面一個(gè)臂同時(shí)導(dǎo)通，因?yàn)槊看螕Q流都是在同一相上下兩個(gè)橋臂之間進(jìn)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(kāi)關(guān)器件同時(shí)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(hào)，待其關(guān)斷后留一定的時(shí)間裕量，然后再給應(yīng)導(dǎo)通的器件發(fā)出開(kāi)通信號(hào)，即在兩者之間留一個(gè)短暫的死區(qū)時(shí)間，死區(qū)時(shí)間的長(zhǎng)短要視器件的開(kāi)關(guān)速度而定，器件的開(kāi)關(guān)速度越快，所留的死區(qū)時(shí)間就可以越短，這一“先斷后通”的方法對(duì)于工作在上下橋臂通斷互補(bǔ)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(jìn)行對(duì)比：三相并網(wǎng)逆變器的濾波器設(shè)計(jì)至關(guān)重要，不僅影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)，還制約著系統(tǒng)損耗、直流側(cè)電壓、進(jìn)網(wǎng)電流諧波等。常見(jiàn)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(chǎng)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(jiǎn)單，普遍應(yīng)用于并網(wǎng)逆變的場(chǎng)合。然而，隨著并網(wǎng)功率等級(jí)的不斷增加，基于效率和可靠性的考慮，并網(wǎng)逆變器的開(kāi)關(guān)頻率一般較低，為了使進(jìn)網(wǎng)電流達(dá)到并網(wǎng)要求，電感值需要增大。這不僅是系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能下降，還會(huì)引起成本和體質(zhì)重量增加等一系列問(wèn)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(jiǎn)單，大多數(shù)應(yīng)用于獨(dú)立逆變的場(chǎng)合。若使用在并網(wǎng)逆變器中，需要對(duì)電容電流進(jìn)行補(bǔ)償，否則將影響進(jìn)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(jìn)網(wǎng)電流的高次諧波，同時(shí)網(wǎng)側(cè)