【正文】 及功率損耗的影響其進行了詳細分析。劉計龍等通過電容支路電流反饋有源阻尼控制策略和無源阻尼（電容支路串聯(lián)電阻）策略的性能對比研究，提出了電容支路電流反饋有源阻尼控制策略的參數(shù)設計原則。上述有源阻尼方案都需要增加額外的電流或者電壓傳感器，增加了系統(tǒng)成本。目前提出的多種有源阻尼方法很少有給出有源阻尼法機理研究的，也未給出各方案提出的依據(jù)，楊明等分析研究了電網(wǎng)阻抗對光伏逆變系統(tǒng)的影響[42]，電網(wǎng)阻抗在大型光伏電站并網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中存在耦合效應，該耦合效應降低了并網(wǎng)逆變器控制回路的帶寬和穩(wěn)定裕度。PenaAlzola, [83]，并且為了應對電網(wǎng)電感變化提出了估計共振頻率的傅里葉分析的方法。Cf取15μF。如圖22所示為無阻尼時、濾波電容串、并聯(lián)電阻三種情況下的波特圖，圖24為無阻尼時、逆變器側(cè)電感串、并聯(lián)電阻三種情況下的波特圖，圖26為無阻尼時、電網(wǎng)側(cè)電感串、并聯(lián)電阻三種情況下的波特圖。 圖21 濾波電容串并電阻的無源阻尼結(jié)構(gòu) （） （）圖22無阻尼、濾波電容串聯(lián)或并聯(lián)電阻LCL濾波器的波特圖 如圖23所示為逆變器側(cè)電感串并電阻的無源阻尼結(jié)構(gòu)，其中a圖為串聯(lián)電阻，b圖為并聯(lián)電阻，其相應的傳函G3(s)和G4(s)分別是式()和()。 圖25 網(wǎng)側(cè)電感串并電阻的無源阻尼方法 （） （）圖26無阻尼、網(wǎng)側(cè)電感串聯(lián)或并聯(lián)電阻LCL濾波器的波特圖觀察上述bode圖，可以看出六種無源阻尼方法都可以有效的對諧振尖峰進行抑制。在濾波電容并電阻，逆變器側(cè)、網(wǎng)側(cè)串聯(lián)電阻的情況下，對高次諧波的抑制效果不變，而前者對低頻次衰減效果也不變，后兩種方法對低次諧波的輸出有影響，與對諧振峰值的抑制效果出現(xiàn)了矛盾，因此選取電阻值時需要綜合考慮；在濾波電容串聯(lián)電阻，逆變器側(cè)、網(wǎng)側(cè)電感并聯(lián)電阻的情況下對低頻的衰減不變，但對高頻的衰減效果降低，影響輸出電流的畸變率。系統(tǒng)參數(shù)取L=，R=，Lg=，Rg=，Cf= ，T=Ts=。不過，隨著電阻Rd從0開始每次增加1，增加到11，LCL濾波器的高頻段衰減能力下降，對于開關次紋波的衰減能力相應的下降。根據(jù)以上原理，通過式（）和（）可以推算出阻尼電阻上的功率損耗公式為式（）在Matlab中去不同的電阻值，對實際產(chǎn)生的功率損耗進行仿真，其仿真結(jié)果如圖22所示。圖28 不同阻尼電阻時產(chǎn)生的功率損耗令阻尼電阻Rd從0起每次增加1，直到Rd=25。當沒有阻尼電阻的時候，系統(tǒng)的一對極點位于單位圓外，此時系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。所以，并不是阻尼電阻越大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性越高。超前滯后網(wǎng)絡修正法[46, 47]是最早提出的有源阻尼方法修正網(wǎng)絡的傳遞函數(shù)如式（）所示，其幅頻特性相當于一個高通濾波器。修正網(wǎng)絡的選頻特性使得低頻成分被濾除，剩下的高頻成分作為擾動信號輸出到控制器，經(jīng)過閉環(huán)的擾動作用后，抵制高頻信號的作用，避免諧振的發(fā)生。系統(tǒng)控制框圖如圖210所示。 （）圖210 基于超前補償網(wǎng)絡的有源阻尼矢量控制框圖文獻[48]出了虛擬電阻的概念，其基本思想是通過控制算法來取代阻尼電阻的作用，以電容串電阻為例，如圖211所示。顯然，虛擬電阻法可以沿用無源阻尼的設計方法，且更適合用于控制內(nèi)電感電流的場合，同時，內(nèi)電流控制器的性能決定該阻尼方法的阻尼效果。該方法需要傳感器采集電容電流，且“虛擬電阻”理論沒有考慮到系統(tǒng)可能存在的延時，實際上控制延時使信號流程圖的變換非常困難[4952]。（a）電容串電阻結(jié)構(gòu)框圖（b）等效的虛擬電阻結(jié)構(gòu)框圖（c）虛擬電阻實現(xiàn)方法結(jié)構(gòu)框圖圖211 虛擬電阻串電容有源阻尼法原理圖文獻[53]基于帶阻濾波器的有源阻尼法[5456]，該方法原理是將電流環(huán)dq軸給定電壓ud、uq通過帶阻濾波器來降低諧振峰值。有源阻尼濾波器Dd(z)i相當于一個無限長單位脈沖響應數(shù)字濾波器，系數(shù)aj(i)和bj(i)由遺傳算法給出。該方法最大優(yōu)點為無需增加傳感器，降低了系統(tǒng)成本，同時也增加了控制可靠性，但是其采用的遺傳算法是一中較為復雜的控制算法，對控制器要求較高。因此，此類型的有源阻尼法通常選取電容電流[5965]或者電容電壓[66]作為反饋變量。考慮零階保持效應和數(shù)字控制的一拍滯后時，單狀態(tài)變量反饋能否有效阻尼LCL諧振還取決于諧振頻率與控制頻率的比值。這類有源阻尼法由于對采樣要求不高，在內(nèi)電流和輸出電流控制中均能適用，因此得到廣泛應用。因此，全狀態(tài)反饋法并不對LCL濾波器諧振進行單獨的阻尼，而是通過全狀態(tài)反饋法直接設計電流控制器[71]。上述有源阻尼方法大多需要額外傳感器檢測狀態(tài)量，為了減少硬件成本，學者將狀態(tài)觀測[72, 73]和無傳感器技術[74, 75]引入到有源阻尼算法，通過估計系統(tǒng)狀態(tài)量取代實際采樣值，其代價是增加了控制算法復雜度，降低了電流控制器可靠性。文獻[42, 43, 7684]基于新能源并網(wǎng)對電網(wǎng)阻抗對LCL濾波器的影響進行了詳細的研究分析。大型光伏電站中每組光伏陣列分別通過直流側(cè)電容連接各自的LCL濾波器連接入并網(wǎng)公共點（Point of Common Coupling，PCC），彼此之間僅共用并網(wǎng)公共點，避免了各組并網(wǎng)逆變器之間產(chǎn)生環(huán)流。圖213 大型光伏拓撲結(jié)構(gòu)忽略配電變壓器和線路上的寄生電阻，當N=1時（N表示并網(wǎng)逆變器并聯(lián)臺數(shù)），考慮電網(wǎng)阻抗影響的單相并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)如圖214所示。此時，并網(wǎng)側(cè)電流i2和并網(wǎng)逆變器輸出側(cè)電壓ur之間的導納關系可表示為 （）圖214 單相并網(wǎng)逆變器電路模型根據(jù)電路理論中的戴維南定理和疊加定理，當各臺并網(wǎng)逆變器的輸出側(cè)電壓ur1=ur2=…=urn=ur0時，每臺并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)電流i2i和并網(wǎng)逆變器的輸出側(cè)等效電壓ur之間的導納關系可表示為 （）對比式（）和式（）可以發(fā)現(xiàn)，對于n臺并網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，電網(wǎng)阻抗在并網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中存在耦合效應。圖215 單相并網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)等效電路模型3 課題研究內(nèi)容及關鍵技術難點本文基于APF、PWM整流和新能源并網(wǎng)三個系統(tǒng)，主要研究LCL濾波器無源阻尼法設計、三種有源阻尼法在三種場合下的選擇原則和采用SiC材料的新型器件對LCL濾波器參數(shù)設計的影響三個方面的內(nèi)容。在PWM整流、APF和新能源逆變系統(tǒng)三個不同的場合下，更需要根據(jù)不同場合的具體環(huán)境選擇和設計合理的有源阻尼法；（3）采用SiC材料的開關器件時LCL濾波器設計采用新型的SiC材料的開關器件，其能承受更高等級的電壓和開關頻率，若更高的開關頻率電流進入電網(wǎng)，會在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生嚴重的壓降，導致電網(wǎng)電壓畸變，傳統(tǒng)的開關器件不存在這樣的問題，調(diào)整LCL濾波器的設計是避免電網(wǎng)電壓畸變的有效手段。本課題研究的內(nèi)容需要解決的問題有以下幾點：（1）編寫以阻尼電阻為自變量，以閉環(huán)系統(tǒng)的幅值裕度和相位裕度為因變量的程序，分析系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度隨阻尼電阻值的變化而變化的關系；編寫以阻尼電阻為自變量，以閉環(huán)系統(tǒng)的開關次及其倍頻次諧波電流衰減能力為因變量的程序，分析系統(tǒng)的濾波器衰減比例隨阻尼電阻值的變化而變化的關系；綜合以上兩個關系，得到阻尼電阻值的取值范圍；（2）搭建PWM整流、APF和新能源并網(wǎng)三種系統(tǒng)的仿真模型，建立閉環(huán)系統(tǒng)傳函，通過系統(tǒng)的各種狀態(tài)變量研究LCL濾波器在三種場合的設計原則，在此理論基礎上進行仿真和實驗驗證；（3）在Simulink環(huán)境下模擬SiC器件的高開關頻率對電網(wǎng)電壓的畸變影響，設計合適的LCL參數(shù)，確證電網(wǎng)電壓基本不受開關次及其倍頻次諧波的影響。（1）建立APF系統(tǒng)APF系統(tǒng)并聯(lián)在電網(wǎng)中是為了濾除電網(wǎng)中的6K177。其整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如 圖所示。在系統(tǒng)建立完成后，選擇合適的系統(tǒng)參數(shù)，其中電網(wǎng)電壓Es=380V，電容電壓Udc=800V，開關頻率fs=10KHz，電網(wǎng)等效阻抗Ls=。圖41并聯(lián)APF系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（2）在建立的并聯(lián)APF系統(tǒng)的基礎上對LCL濾波器的無源阻尼法進行研究，無源阻尼可以分別串聯(lián)（并聯(lián)）在LCL濾波器的三個電器元件上，以電容支路串電阻為例。圖42 電容支路串電阻的APF系統(tǒng) 式（41）其中GPR(s)為PR控制器的傳函，GPWM(s)為逆變器的傳函，一般可以當做延時環(huán)節(jié)處理，Ginv(s)為LCL濾波器傳函。憑借此電阻取值范圍，在系統(tǒng)給定穩(wěn)定裕度和衰減比例的前提下，選取合適的阻尼電阻值，最后根據(jù)系統(tǒng)的補償電流大小，確定電阻功率。（4）研究采用SiC新型材料的開關器件特性，理論分析開關頻率次諧波電流進入電網(wǎng)帶來的壓降問題，研究LCL對開關頻率諧波衰減比與電網(wǎng)電壓畸變的關系，調(diào)整LCL濾波器的參數(shù)和阻尼方法的反饋函數(shù)，保證電網(wǎng)電壓畸變率在8%以下。針對此難點，擬先確定三種場合各自的系統(tǒng)參數(shù)，通過理論分析和仿真驗證來確定各自的輸出特性及其其他特性。針對此難點，擬搭建實驗平臺，通過實驗，檢測SiC材料MOSFET的各項特性。目前已完成了APF仿真系統(tǒng)的搭建，利用傳統(tǒng)的參數(shù)設計法進行了參數(shù)設計，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的濾波。另外，采用SiC材料的開關器件目前國內(nèi)研究尚淺，通過探究其特性，與傳統(tǒng)的開關器件進行對比，得出其對系統(tǒng)性能特別是電網(wǎng)電壓的影響，對LCL濾波器的設計進行合理修正。綜上所述，工作量飽滿，符