基于減小延時(shí)和采樣補(bǔ)償?shù)腖CL型并網(wǎng)逆變器有源阻尼研究.pdf

1、隨著人類社會(huì)的飛速發(fā)展，人們對(duì)能源的需求與日俱增，面對(duì)即將枯竭的傳統(tǒng)能源和一次能源的使用過程中產(chǎn)生的環(huán)境污染問題，基于新能源的可再生能源引起人們的極大關(guān)注。并網(wǎng)逆變器作為新能源發(fā)電和電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)兩者間的鏈接裝置得到了極其廣泛的應(yīng)用。濾波器的不同會(huì)導(dǎo)致逆變器特性不同，LCL型并網(wǎng)逆變器在降低變換器的重量和體積以及抑制高頻開關(guān)紋波方面相對(duì)于單L型變換器有獨(dú)特的優(yōu)勢，因而備受青睞。本文研究了LCL型并網(wǎng)逆變器控制延時(shí)和延時(shí)補(bǔ)償?shù)南嚓P(guān)問題。

2、r>　　首先以模擬控制時(shí)電容電流反饋有源阻尼單相LCL型并網(wǎng)逆變器為例，采用控制框圖等效變換的方法，說明了模擬控制時(shí)電容電流反饋有源阻尼和濾波電容兩端并聯(lián)電阻的無源阻尼是等效的。然后對(duì)于數(shù)字控制時(shí)的情況，采用前述方法，指出了此時(shí)電容電流反饋這種阻尼策略和濾波電容兩端并聯(lián)一個(gè)阻抗等價(jià)，該阻抗可分解為電阻和電抗的并聯(lián)，電阻和電抗的值會(huì)隨著頻率的變化而變化。其中等效并聯(lián)電阻為系統(tǒng)提供阻尼起到抑制諧振尖峰的作用，并且當(dāng)采用采樣和計(jì)算一拍延時(shí)這種

3、控制方式時(shí)，1/6采樣頻率為其正負(fù)分界頻率點(diǎn)；一拍延時(shí)情況下，等效并聯(lián)電抗的正負(fù)分界頻率點(diǎn)在1/3采樣頻率位置，在小于1/3采樣頻率時(shí)其為正值，等效為電感，會(huì)減弱濾波電容的作用，使系統(tǒng)諧振頻率增大，大于1/3采樣頻率位置時(shí)其為負(fù)值，等效為電容，會(huì)增強(qiáng)濾波電容的作用，使系統(tǒng)諧振頻率減小。
　　對(duì)于數(shù)字控制時(shí)電容電流反饋有源阻尼單相LCL型并網(wǎng)逆變器，等效為在濾波電容兩端并聯(lián)一個(gè)阻抗，電容電流采樣和計(jì)算環(huán)節(jié)的延時(shí)會(huì)影響等效阻抗中電阻和

4、電抗的正負(fù)分界頻率點(diǎn)的值，隨著電容電流采樣和計(jì)算延時(shí)的減小，電阻和電抗的正負(fù)分界頻率點(diǎn)逐漸增大，當(dāng)采樣和計(jì)算延時(shí)為零時(shí)系統(tǒng)的等效并聯(lián)電阻和電抗在整個(gè)Nyquist頻率內(nèi)，恒為正值；并網(wǎng)電流采樣和計(jì)算的延時(shí)主要影響逆變器的相角裕度，隨著并網(wǎng)電流環(huán)延時(shí)的減小逆變器的相角裕度逐漸增加。然而只要等效并聯(lián)電阻存在正負(fù)分界頻率點(diǎn)，當(dāng)逆變器的諧振頻率剛好處于分界頻率點(diǎn)時(shí)逆變器是無法穩(wěn)定的，因此由于某些原因?qū)е碌哪孀兤鲄?shù)改變會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。并且在

5、分界頻率點(diǎn)附近，系統(tǒng)的阻尼特性和諧振頻率相關(guān)性很強(qiáng)，諧振頻率的微小變化會(huì)使有源阻尼對(duì)逆變器諧振尖峰的阻尼效果產(chǎn)生很大變動(dòng)。
　　電容電流與并網(wǎng)電流的采樣和計(jì)算環(huán)節(jié)采取半拍延時(shí)的方式可以使等效并聯(lián)電阻的正負(fù)分界頻率點(diǎn)提高到1/4采樣頻率位置，與一拍延時(shí)時(shí)相比提高了分界頻率點(diǎn)并且增大了系統(tǒng)的相角裕度；采用采樣和計(jì)算半拍延時(shí)與電容電流采樣環(huán)節(jié)加入補(bǔ)償函數(shù)的方法可以進(jìn)一步提高等效并聯(lián)阻抗中電阻的正負(fù)分界頻率至1/2采樣頻率位置，即等效并聯(lián)

6、電阻在整個(gè)Nyquist頻率范圍內(nèi)恒為正值。這種方法使并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)不存在無法阻尼的位置，而且不會(huì)因?yàn)橹C振頻率的改變而使系統(tǒng)由穩(wěn)定狀態(tài)過渡到不穩(wěn)定狀態(tài)，消除了系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)的安全隱患。并且在這種阻尼方式下系統(tǒng)的等效并聯(lián)電阻成為一個(gè)不隨頻率變化的量，從而使系統(tǒng)的阻尼效果不會(huì)隨逆變器諧振頻率變化而產(chǎn)生很大變化。
　　結(jié)尾，在MATLAB中搭建一個(gè)Simulink仿真模型驗(yàn)證了所提方法的有效性，并且在實(shí)驗(yàn)臺(tái)架上驗(yàn)證了本文提出的阻尼方法的