【正文】 Inverters。 2006 Elsevier . All rights reserved.Keywords: Distributed generation。情深意遠,山高水長。另外，還要感謝韓老師的其他研究生，尤其是李騰飛學長，他主要負責定期督促查看我們的畢設進度，也是在這樣的氛圍中，我按照任務書中所安排的順序，有條不紊的完成了本學期的學習工作。韓老師嚴謹的治學態(tài)度、溫文爾雅的氣度,務實的科研精神、淵博的學識以及對技術的執(zhí)著和熱情都是我學習的榜樣,并將讓我受益終生，在此，謹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。 參考文獻[1] 魯宗相，王彩霞，閔勇，[J].,31（19）：100107.[2] 盛鴉,孔力,齊智平，等. 新型電網微電網(Microgrid)研究綜述[J].,35(12): 7581[3] 肖宏飛，劉士榮，鄭凌蔚，等微型電網技術研究初探[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2009,37（8）：114119[3] 杜秀麗,黃琦,[J].,(4):1720.[4] [D].秦皇島:燕山大學,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，電工技術學報，2008，23（1）：9096[6] 王兆安． 電力電子技術[7] 趙仁德，趙強，李芬，LCL 濾波的并網變換器中阻尼電阻影響分析，電力系統(tǒng)及其自動化學報，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，2007，37（11）：2225[9] 劉 飛，殷進軍，周彥，LCL濾波器的三相光伏逆變器雙環(huán)控制策略，電力電子技術學報，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濾波器的并網獨立雙模式控制高性能逆變器的的設計與并聯技術研究[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，鄔偉揚，顧和榮等，并網逆變器LCL接口直接輸出電流控制建模及穩(wěn)定性分析，燕山大學電氣工程學院[15] 徐志英，許愛國，[J].中國電機工程學報，2009,29（27）：3641[16] 劉飛，查曉明，[J].電工技術學報，2010,25（3）：110116[17] 王要強，吳鳳江，孫力，[J].中國電機工程學報，2010,30（27）：9095[18] 張憲平，李亞西，潘磊，[J].電氣應用，2007,26（5）：6567[19] 郭偉峰，徐殿國，武健，[J].中國電機工程學報，2010,30（3）：4248[20] 王存平，尹項根，張哲，[J].電工技術學報，2011,26（12）：99105 致謝 在四年本科生涯即將結束之際,借此難得的機會向在學習生活中給予我關心和幫助的老師、親人、朋友和同學表達最誠摯的謝意! 本文的全部工作都是在導師韓肖清教授和學長閆興文的指導下完成的。綜上所述，在大功率并網系統(tǒng)中，在較低的開關頻率下，采用LCL濾波器的并網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，并網逆變雙閉環(huán)控制使系統(tǒng)穩(wěn)定性和動態(tài)性進一步加強；而無源阻尼策略也可以獲得較好的電流質量，控制方法簡單，但會增加功率損失，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雜的控制方法。，并網系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的網側電流控制方法系統(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，并且動態(tài)性加強。詳細分析了并網工作原理，推導了控制方程，設計了一種適合本系統(tǒng)應用的LCL濾波器。 ，計算得電容電流內環(huán)的PI調節(jié)器的參數： 有源阻尼雙閉環(huán)控制仿真分析側電壓圖網側電壓圖側電流圖網側電流圖 無源阻尼單環(huán)控制仿真分析 側電壓圖網側電壓圖側電流圖網側電流圖由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，實現了輸出電流和電網電壓的同頻率、同相位，達到功率因數并網，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)能夠更好地達到并網的效果。進而可得單環(huán)控制策略中電容所串電阻。根據前兩節(jié)所述參數計算方法，可得到：總電感約束值且，又習慣上L1和L2關系為相等或倍數關系所以可取總電感為1mH，取又由于,且，可得，取100uF。  4. 系統(tǒng)參數設計及仿真驗證 系統(tǒng)參數設計選定直流母線電壓800V，電網電壓380V/50Hz，總功率70kW,開關頻率選定為5kHz, 可得輸出相電流峰值為150A，令為逆變器側濾波電感，為網側濾波電感，為濾波電容，為單環(huán)控制策略中電容所串電阻。 基于雙環(huán)控制電容電流內環(huán)控制器的設計[14]由系統(tǒng)線性控制模型可得電容電流內環(huán)控制對象傳遞函數為：，由于的數量級在，忽略不計，控制對象可簡化為：。 圖34 基于無源阻尼的并網逆變器原理圖可得系統(tǒng)線性控制模型： 圖35 基于無源阻尼的線性控制系統(tǒng)模型 計算PI調節(jié)器的參數，根據文獻[13]得LCL濾波器的傳遞函數： （313）將逆變器等效為一個小慣性環(huán)節(jié): 又的數值很小，忽略不計，則F(s)化簡為： （314）進而可得被控對象的傳遞函數： （315）且已知PI調節(jié)器的傳遞函數為： 其中τ=hT整定為II型系統(tǒng)后為： （316）且典型II型系統(tǒng)的傳遞函數為： （317）其中選定h，濾波器參數、C和的值，即可計算出K，然后可得即，且電容所串電阻為： （318） 以上為理論計算方法，仿真過程中各參數還需要適當調整，才能得到較好的濾波效果和穩(wěn)定的電壓電流波形。該單環(huán)控制策略采用PI調節(jié)器。 基于無源阻尼的單電流環(huán)控制方案的設計[7] 基于LCL濾波的并網逆變器較早的控制策略是采用無源阻尼的單環(huán)控制策略，該策略的優(yōu)點是電路結構簡單，可以使用較少的傳感器，控制器設計簡單，不足的地方是采用無源阻尼，會增加功率損失，尤其在大功率應用場合，電阻上的功率損耗會更多，并且可能導致發(fā)熱量巨大，就要額外加散熱片，雖然減少了傳感器，但可能由于電阻造成的功率損失、額外增加的散熱設備，長期看來，成本不一定會減少。以電容電流做內環(huán)的雙環(huán)控制方案；在前向通道中串聯控制環(huán)節(jié)的LCL諧振峰值抑制方案通常受系統(tǒng)參數影響較大，諧振點的變化有可能會導致阻尼作用失效；虛擬電阻法和雙環(huán)控制方案控制效果較好，也較易實現，但需要添加額外的電流傳感器，此外，為追求更好的控制效果，也有文獻采用狀態(tài)反饋與重復控制的方案，在獲取較好控制波形的同時則需要添加更多的傳感器。以直接電流控制方案為討論前提，目前常見的有源阻尼法包括虛擬電阻法。通過直接加入阻尼以增加系統(tǒng)阻尼的無源阻尼法，實際上是以犧牲系統(tǒng)的效率為代價，換取更高的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)裕度，為避免這一損失，通過相關控制手段來增加系統(tǒng)阻尼的有源阻尼法得到了更為廣泛的關注。然而，由于LCL濾波器是一個三階系統(tǒng)，如果沒有引入適當阻尼作用，其諧振會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性產生較大的影響。并網逆變器在與電網相連時，必須經由一定的濾波裝置才能滿足相關的并網標準的要求，相比于傳統(tǒng)的L型濾波器，LCL濾波器在此類應用中具有更好的高次諧波抑制能力。且 （310）(3) 計算電容C可先確定諧振頻率，再根據公式： （311）計算得電容C的值；也可以取電容消耗的無功功率為總功率的5%，利用約束條件：，其中,且其中E為網側線電壓有效值，為基波頻率。 濾波器參數的設計步驟(1)電感的計算： （38）U為網側相電壓有效值，為諧波電流峰值，為開關頻率。（3）為了避免開關頻率附近的諧波激發(fā)LCL 諧振，諧振頻率應遠離開關頻率，但不能過小，否則低次諧波電流將通過LCL 濾波器得以放大。為了保證系統(tǒng)的高功率因數，一般限制電容吸收的無功功率低于額定功率的5%。因此，LCL 各參數的設計需要配合。要滿足，可以增大電容量，也可以增大的電感量，但是增大電容量會減小電容支路對基波的阻抗，增大了無功電流，從而增大了整流器輸出電流容量，但一味地減小電容，要達到同樣的濾波效果，將導致網側電感的增大。電感電容的加入將一個一階的電感濾波電路改造成為一個三階電路，在改善濾波器過渡特性的同時，也給高頻分量提供了低阻通路，以減小注入電網的高頻分量。所以設計時需要綜合考慮。橋臂紋波電流不能太大，因為紋波電流過大不僅會使IGBT 結溫波動增大，對功率器件壽命造成不利影響，還會加大L 的損耗，使其升溫增加，降低絕緣材料的壽命。根據電路原理，主要由較小的決定，所以不會太大。和并聯支路的引入增大了串聯阻抗，減小了。和對整流器側輸出電流進行分流。 濾波器參數變化對濾波性能的影響（1）電感L 決定整流器橋臂電流紋波。另一種方法是通過修正控制算法使系統(tǒng)達到穩(wěn)定，消除共振作用，這種方法叫做“有源阻尼法”。一般采用在已有控制策略的基礎上增加阻尼作用來解決這個問題。 LCL濾波器的諧振抑制方法LCL 濾波器的阻抗值與流過的電流頻率成反比，頻率越高，阻抗越小，所以可以濾除高頻諧波。 bode(num,den) 圖32 L濾波器的bode圖圖33 LCL濾波器的bode圖L濾波器的幅頻特性為一條直線,其高頻衰減特性較差,而LCL濾波器為三階系統(tǒng),其高頻衰減效果顯著。 bode(num,den)LCL濾波器 num=[1]。在matlab環(huán)境中實現程序為：Matlab程序編寫：L濾波器或LC濾波器 num=[1]。由于LCL型濾波器在低頻(約低于在濾波器諧振頻率下的一半)時的表現性能和純電感L型濾波器相近，其中電感L=L1＋L2，容易得到LCL型濾波器輸出電流和輸入電壓之間的傳遞函數為(電阻和比較小可近似為0)（36） 針對LCL型濾波器是三階環(huán)節(jié)，有可能產生震蕩，為了提高系統(tǒng)的可靠性，避免高頻諧振，在濾波電容上串聯一個電阻，經推導可得該情況下逆變器輸入電壓 與輸出電流在靜止坐標系下的函數關系式（37）取L濾波器參數為，LCL濾波器參數為。本章設計一種利用隔離變壓器漏感的LCL濾波器，本文對傳統(tǒng)的LCL濾波器加以改進，利用隔離變壓器漏感，減少了一個電感，在降低成本的同時顯著減少并網電流的直流分量，有效抑制諧波污染，提高并網電流質量。要達到相同的濾波效果，LCL濾波器的總電感量比L和LC濾波器小得多，有利于提高電流動態(tài)性能，同時能降低成本，減小裝置的體積重量。一般的LC濾波器，雖然其結構和參數選取簡單，但無法平抑輸出電流的高頻紋波，容易因電網阻抗的不確定性而影響濾波效果。但隨著功率等級的提高，特別是在中高功率的應用場合，開關頻率相對較低，要使網側電流滿足相應的諧波標準所需的電感值太大。 LCL濾波器的選定逆變電源并網運行時本質上為電流源，高開關頻率會造成對電網產生污染的高次諧波，其輸出電流會對電網產生嚴重的諧波污染。在采用適當的控制算法，使用LCL濾波器同樣可以使負載電壓穩(wěn)定在要求的范圍內。但是阻尼電阻的引入不但產生了較大的損耗，同時增大了電容支路的高頻阻抗，影響了濾波效果。③ 使用LCL濾波器時，諧振峰的抑制是另一個問題。遠遠超過了自動控制理論中系統(tǒng)穩(wěn)定的180176。LCL濾波器在轉折頻率點存在高幅值的諧振峰，且其相位滯后從90176。缺點：① 設計需要確定三個自由參數：兩個電感、一個電容，并要綜合考慮紋波衰減率、濾波電感電壓降、電容無功電流、逆變橋紋波電流等因素，具有一定難度。優(yōu)點：抑制開關紋波電