【正文】 環(huán)可用來實現(xiàn)輸出和輸入兩個信號之間的相位同步。這時，壓控振蕩器按其固有頻率fv進行自由振蕩。如果和相差不大，鑒相器對和進行鑒相的結(jié)果，輸出一個與和的相位差成正比的誤差電壓ud，再經(jīng)過環(huán)路濾波器濾去中的高頻成分，輸出一個控制電壓,將使壓控振蕩器的頻率（和相位）發(fā)生變化，朝著參考輸入信號的頻率靠攏，最后使=，環(huán)路鎖定。這時我們就稱環(huán)路已被鎖定。 鎖相環(huán)路在鎖定后，不僅能使輸出信號頻率與輸入信號頻率嚴格同步，而且還具有頻率跟蹤特性，所以它在電子技術(shù)的各個領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用。它的出現(xiàn)為中小型逆變器的發(fā)展起了重要的推動作用。雙極性SPWM調(diào)制方式的原理如圖22所示，圖中調(diào)制波，幅值為，頻率。同時定義調(diào)制比為正弦調(diào)制波的輔助與三角載波的幅值之比，頻率比為三角載波與正弦調(diào)制波的頻率之比。通過上述過程，就將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}寬按正弦規(guī)律變化的正弦脈沖序列。在雙極性調(diào)制中，四個開關(guān)管都工作在高頻狀態(tài)，而在單極性調(diào)制中，一對開關(guān)管工作在高頻狀態(tài)，而另一對開關(guān)管工作在低頻狀態(tài)。當時，T3一直導通而T4 一直截止，此時當時，開關(guān)管T1導通而T2截至，橋臂中點間電壓；當時，開關(guān)管T1截止而T2導通，橋臂中點間電壓。倍頻調(diào)制方式的調(diào)制原理如上圖24所示，它包含有兩個基準波、并且有(225) 與載波交截產(chǎn)生、信號而與載波 交截產(chǎn)生、信號。當、為高電平時，有TT4 導通而使得，當或有一個為低電平時，則有TT4 或者TT3導通而使得。由于在一個載波周期內(nèi)有兩次狀態(tài)轉(zhuǎn)變，所以輸出電壓頻率為器件開關(guān)頻率的一倍。而在大功率逆變器中，從減小輸出濾波器體積和提高輸出波形質(zhì)量方面考慮，一般采用全橋逆變主電路和單極性倍頻的SPWM調(diào)制。3． LCL濾波器和控制系統(tǒng)的設(shè)計 LCL濾波器的參數(shù)設(shè)計 L，LC，LCL濾波器的比較并網(wǎng)逆變器的輸出濾波器有L,LC,LCL三種形式，分別如圖所示，三種濾波器結(jié)構(gòu)由簡單到復雜，各具有不同的濾波性能。2. LC濾波器采用LC濾波器時，一般考慮逆變器要在并網(wǎng)與獨立的雙模式下運行。在逆變器獨立運行時，電容C的存在可以達到穩(wěn)定電壓的目的。3. LCL濾波器LCL濾波器的基本思想是利用加入的電容支路為高頻開關(guān)紋波電流提供低阻通路，起到對高頻分量的旁路作用，減少注入電網(wǎng)的紋波電流。帶有輸出升壓變壓器時，可以利用變壓器的漏感，減小、甚至取消L2，以降低成本、損耗和輸出阻抗。抑制開關(guān)紋波電壓對電網(wǎng)污染：濾波電容C和逆變橋側(cè)電感L1對高頻紋波電壓進行串聯(lián)分壓，由于電容和電感分別對高頻分量呈現(xiàn)低阻抗和高阻抗，紋波電壓主要由L1承擔，電網(wǎng)承擔的紋波電壓就大為減小。② LCL濾波器還增加了閉環(huán)穩(wěn)定控制的難度。急劇變化為270176。相位滯后條件，因此難以穩(wěn)定控制。在功率不高的情況下通常采用在電容支路串聯(lián)電阻的方法。根據(jù)以上分析，由于雙模式逆變器較長的時間工作于并網(wǎng)模式，所以必須保持較高的并網(wǎng)電流質(zhì)量，因此采用LCL濾波器。這樣就可以使逆變器穩(wěn)定、高效地工作于獨立和并網(wǎng)雙模式下。傳統(tǒng)的網(wǎng)側(cè)濾波器為L濾波器由電感L將高頻電流諧波限制在一定范圍之內(nèi)，減小對電網(wǎng)的諧波污染。這不僅使網(wǎng)側(cè)電流變化率下降，系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)性能降低，還會帶來體積過大成本過高等一系列問題。采用LCL的結(jié)構(gòu)比LC結(jié)構(gòu)有更好的衰減特性，對高頻分量呈高阻態(tài)，抑制電流諧波，并且同電網(wǎng)串聯(lián)的電感L 還可以起到抑制沖擊電流的作用。在中大功率應(yīng)用場合，LCL濾波器的優(yōu)勢更為明顯。 LCL濾波器數(shù)學模型及波特圖分析對于三種濾波器分別求出它們的傳遞函數(shù)（31）（32）對于LCL濾波器，根據(jù)等效原理圖可得： （33） （34）（35）其中，分別為輸入電壓，電容電壓和輸出電壓；，分別為電感電流，電感電流和電容電流。通過bode圖來比較其性能的優(yōu)劣。 den=[2,0]。 den=[1,0,2,0]。但是,在諧振頻率處存在幅值尖峰,如果對此尖峰不進行抑制,則必定會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定。然而，濾波電容的分流作用，使整流器的電流控制系統(tǒng)由一階變?yōu)槿A，控制更為復雜，并且在某些高次諧波電流下，LCL 濾波器的總阻抗接近零，將導致諧振效應(yīng)，影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。阻尼方法分為兩種：一種叫做“無源阻尼法”，它是通過在電容上串聯(lián)電阻來使系統(tǒng)穩(wěn)定，這種方法穩(wěn)定可靠，在工業(yè)中被廣泛應(yīng)用，但是加入的電阻會增加系統(tǒng)的損耗，不適合大功率系統(tǒng)的應(yīng)用。該方法通過增加控制的復雜性避免無源阻尼的損耗問題。由上述分析可知，諧波等效電路中，電容支路與電網(wǎng)等效支路并聯(lián)，然后與整流器側(cè)電感串聯(lián)。L 上的電流是由其阻抗和電容支路與支路的并聯(lián)阻抗決定的。為了對開關(guān)紋波電流進行分流，以使得高頻分量盡可能多的從電容支路流過，在設(shè)計時必須保證高頻下。不會隨著和并聯(lián)電路的加入而減小太多，所以整流器側(cè)紋電流主要取決于L 的大小。但太大的電感量會造成直流電壓利用率下降，而且使得電感體積大，成本增加。（2） 和并聯(lián)部分。根據(jù)并聯(lián)電路各支路的分流關(guān)系，必須小于，只有這樣才能使高頻電流分量盡量從電容支路流過，盡可能少地流入電網(wǎng)。同L 情況類似，的電感量也有限制。 濾波器參數(shù)設(shè)計的約束條件（1）LCL 濾波器的電容將引起無功功率增加，從而降低功率因數(shù)。（2） ，否則需要較高的直流電壓來保證電流的控制性，這將會增大功率開關(guān)的損耗。一般諧振頻率在十倍的基波頻率到開關(guān)頻率的一半之間（4）需增設(shè)阻尼電阻防止諧振，但阻值不能太大，以免帶來過多的損耗，從而降低了效率。(2) 總電感值的約束條件： （39）其中為直流母線電壓，為網(wǎng)側(cè)相電壓峰值，為相電流峰值。(4) 電容所串電阻 （312） 基于有源阻尼的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)方案的確定[4]本論文采用的是有源阻尼控制策略，該控制策略采用雙閉環(huán)，在網(wǎng)側(cè)電感電流外環(huán)的基礎(chǔ)上增加了濾波電容電流內(nèi)環(huán)，該控制策略采用有源阻尼[1]，減少了功率損失，卻增加了傳感器數(shù)量，控制器的設(shè)計也較為復雜，但實驗結(jié)果表明，該控制策略能保證輸出電壓、電流的穩(wěn)定性，該策略是可行的下面介紹雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計。與此同時，為達到相同的濾波效果，若采用L型濾波器，需要使用更大的電感，增加了濾波器體積和系統(tǒng)成本，這使得LCL濾波器的優(yōu)勢更加得以體現(xiàn)，尤其適合開關(guān)頻率相對較低的大功率應(yīng)用場合。由上可知，目前常用的方法分為無源阻尼法和有源阻尼法。通常認為，以LCL濾波器網(wǎng)側(cè)電感電流控制為主的方案稱為直接電流控制，而以逆變器側(cè)電感電流控制為主的方案稱為間接電流控制，受LCL自身參數(shù)變動的影響，間接電流控制相比直接電流控制在滿足并網(wǎng)要求方面就顯示出一點的劣勢。在控制前向通道中添加陷波濾波器的方案。再次基礎(chǔ)上，本文提出以LCL濾波電容電流為內(nèi)環(huán)的雙環(huán)控制方案，給出了理論依據(jù)和實現(xiàn)方法，并通過仿真和實驗驗證論文此方案的可行性。該單環(huán)控制策略是直接輸出電流控制，根據(jù)文，并網(wǎng)逆變器LCL接口直接輸出電流控制無論采用P、PI還是PID控制，系統(tǒng)均不穩(wěn)定，該問題的直接解決方案是LCL串聯(lián)電阻，增大相角裕度，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，文中已證明該方案的正確性。下圖是基于無源阻尼的并網(wǎng)逆變器原理圖。 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 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)計方法與單電流環(huán)中控制器的設(shè)計方法類似。典型I型系統(tǒng)為：，上述控制對象要整定為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=、動態(tài)響應(yīng)較快，計算可得的值。記為相電流峰值的15%。可得諧振頻率，滿足約束條件。，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，動態(tài)響應(yīng)適中，此時： 可得，即，又，可得。仿真步驟 結(jié)果分析 結(jié)論本文對國內(nèi)外現(xiàn)有的典型的逆變器并網(wǎng)控制方法進行分析和對比的基礎(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)。仿真和實驗結(jié)果驗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)學模型交流側(cè)均為時變交流量，因而不利于控制系統(tǒng)的設(shè)計，通過坐標變換將三相對稱靜止坐標系（a,b,c）轉(zhuǎn)換成以電網(wǎng)基波頻率同步旋轉(zhuǎn)的（d,q）坐標系，這樣，經(jīng)坐標旋轉(zhuǎn)變換后，三相對稱靜止坐標系中基波正弦變量將轉(zhuǎn)化成同步旋轉(zhuǎn)坐標系中的直流變量，從而簡化了控制系統(tǒng)設(shè)計。 ，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行對比仿真實驗，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)定性和動態(tài)性進一步加強。實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)要求，選擇合適的控制策略。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長的心血和汗水。同時，還要特別感謝閆興文學長在完成畢業(yè)設(shè)計期間，對我無私的幫助，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)計出的電路圖在matlab圖中的調(diào)試和一些新知識的拓展，如果沒有閆興文學長的幫助，論文無疑會遇到很多瓶頸，而且也不會這么順利的完成。感謝我的家人對我的學業(yè)的不遺余力的支持、幫助和鼓勵,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業(yè)。面對如此深情厚意,我唯有在今后的學習和工作過程中更加努力,以更豐厚的成績答謝關(guān)心、幫助我的師長、親人、同學和朋友! 附錄 英文翻譯1. 英文文獻原文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。 Micro grids。 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