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改进加权平均电流反馈的lcl型逆变器控制方法

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高电压技术 2021年第8期47卷 2678-2687页

作者：汪颖孙建风肖先勇杨敏辉四川大学电气工程学院成都610065

为解决加权平均电流反馈(weighted average current feedback,WACC)控制下,并网电流存在谐振且开环增益中存在反谐振现象的问题,提出了一种改进的WACC方法。首先,引入电容电流反馈控制,以提升并网电流质量;然后,通过引入补偿环节,保证... 详细信息

为解决加权平均电流反馈(weighted average current feedback,WACC)控制下,并网电流存在谐振且开环增益中存在反谐振现象的问题,提出了一种改进的WACC方法。首先,引入电容电流反馈控制,以提升并网电流质量;然后,通过引入补偿环节,保证控制系统的降阶特性,从而有效抑制计及数字控制延时情况下控制系统中出现的反谐振和并网电流谐振。研究结果表明,所提方法可有效地将控制系统的幅值裕度从2.2 d B提升至8 d B,增强了系统鲁棒性,将并网电流谐波畸变率从5.46%降低到0.71%,改善了并网电流质量。所提方法可为实际工程中的并网逆变器控制提供参考。

关键词：加权平均电流控制 lcl型逆变器数字控制延时电容电流反馈有源阻尼并网电流

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lcl型逆变器的故障诊断及参数辨识

LCL型逆变器的故障诊断及参数辨识

作者：刘乐东北电力大学

学位级别：硕士

随着科学技术的飞速发展,逆变器已广泛地应用到各行各业中,小到家用电器,大到航空工业国防等,它的安全性、稳定性在工业生产制造上具有重要影响。然而在工作过程中,由于元器件的老化、过载、短路等问题,逆变器经常发生故障。在故障发生... 详细信息

随着科学技术的飞速发展,逆变器已广泛地应用到各行各业中,小到家用电器,大到航空工业国防等,它的安全性、稳定性在工业生产制造上具有重要影响。然而在工作过程中,由于元器件的老化、过载、短路等问题,逆变器经常发生故障。在故障发生后,如果不能及时排除故障将会对人员健康和企业经济带来严重影响。因此,针对逆变器元器件故障的问题亟待解决。本文针对lcl型逆变器进行研究,主要内容包括以下三个方面:首先,分析lcl型逆变器的切换特性,建立切换系统模型,挖掘系统中的故障特征,建立系统故障模型。依据此故障模型,进行故障诊断,主要思路是:设计一个Luenberger观测器,通过比较观测器的估计输出和系统的实际输出来判断是否有故障发生。若检测到故障,则需对故障进行定位识别,在不知道是哪一元器件出现故障的情况下,要对每一个元器件进行观测识别。所以针对每一个元器件都要设计一个识别观测器,同时设计自适应律进行参数辨识。其次,考虑故障的有限频特征,在有限频域的范围内,对故障诊断问题进行研究,由于这是对有限频性能指标的直接处理,极大地避免了系统的保守性问题。利用广义KYP引理,可以把频域问题转化为状态矩阵不等式的形式,就可解出具有有限频特征的参数。基本思想是设计观测器,对得到的误差系统进行鲁棒性分析和有限频分析,从而达到故障检测的目的。最后,结合滑模观测器和比例积分观测器的特点,提出一种基于积分滑模观测器的故障诊断方法。该方法不仅增强了系统的鲁棒性,还能够对系统故障进行快速检测和识别。基本思路是针对故障模型,设计积分滑模观测器,通过比较观测器的估计输出和系统的实际输出的残差来判断是否发生故障,若残差为零,说明实际输出与估计输出一致,无故障发生;若残差不为零,说明实际输出与估计输出不一致,有故障发生。再分别为三个元器件设计识别观测器,进行故障隔离,并且选择合适的自适应律进行参数辨识。

关键词： lcl型逆变器元器件故障故障检测故障识别参数辨识

考虑电网等效电感影响的lcl型逆变器谐振抑制方法

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现代电力 2015年第2期32卷 56-63页

作者：林永朋陶顺肖湘宁新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206

lcl滤波器在大容量、低开关频率的并网逆变器系统中已广泛应用,但lcl容易发生谐振,特别是在多逆变器并联的新能源电力系统中。本文推导了lcl谐振的公式,根据并网电流谐振时滤波器网侧电感与电网等效电感为串联的特性,结合lcl的结构,提... 详细信息

lcl滤波器在大容量、低开关频率的并网逆变器系统中已广泛应用,但lcl容易发生谐振,特别是在多逆变器并联的新能源电力系统中。本文推导了lcl谐振的公式,根据并网电流谐振时滤波器网侧电感与电网等效电感为串联的特性,结合lcl的结构,提出采用网侧电感电压一阶微分和入网电流的双闭环控制策略,在不增加传感器数量条件下,网侧电感电压一阶微分反馈内环增加了系统阻尼,有效抑制了lcl的谐振;电流外环实现了对入网电流的直接控制,可保证较高的功率因数,提高逆变器的利用效率。与电容电流反馈控制的仿真对比结果表明,该控制策略在逆变器并网的环境中有更好的抑制电流谐振的效果,实现对并网电流质量的改善。

关键词： lcl型逆变器等效电感电感电压一阶微分谐振阻尼双闭环控制

复杂电网环境下lcl型逆变器并网电流控制策略研究

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复杂电网环境下LCL型逆变器并网电流控制策略研究

作者：张威威湖南工业大学

学位级别：硕士

在复杂电网环境下,电力系统运行会存在各种问题,其中非线性负载的存在及短路故障会使电网电压含有背景谐波及出现不平衡现象,且电网阻抗中感性成分的存在会使电网电压存在大量低次谐波,严重影响逆变器输出电流质量。本文旨在针对复杂电... 详细信息

在复杂电网环境下,电力系统运行会存在各种问题,其中非线性负载的存在及短路故障会使电网电压含有背景谐波及出现不平衡现象,且电网阻抗中感性成分的存在会使电网电压存在大量低次谐波,严重影响逆变器输出电流质量。本文旨在针对复杂电网环境下的lcl型逆变器并网电流控制方法进行研究,以消除网侧电压扰动及电网阻抗中的感性成分对并网电流的影响,从而提高逆变器电流输出质量。首先,分别在abc三相坐标系、αβ两相静止坐标系、dq同步旋转坐标系下建立了lcl型逆变器的数学模型。通过分析其优缺点后,选择在dq坐标系下建模,并对其进行了解耦,使逆变器在dq轴上可以独立控制,为后文奠定了理论基础。然后,针对强电网环境下,电网中一些非线性负载及短路故障造成并网电流产生谐波以及出现不平衡问题,提出了一种基于电网电压前馈的双闭环电流方法。在并网电流闭环的基础上加入电容电流反馈,增加系统阻尼以抑制lcl滤波器谐振尖峰,电容电流则可以通过估算过程获得,避免增加不必要的传感器,同时引入电网电压前馈控制消除电网电压扰动产生的影响。仿真结果表明能够获得较好的逆变器输出电流质量。最后,针对弱电网环境下,电网阻抗中的感性成分会降低逆变器并网系统的稳定性问题,提出了一种弱电网下改进型加权平均电流控制策略。在基于电网电压前馈的双闭环电流控制基础上加入电网阻抗进行分析,通过零极点对消的方法,设计新的加权系数,得到的加权系数仅与滤波器参数有关,消除了电网感抗对并网电流的影响,降低了系统阶数。仿真结果验证了弱电网环境下并网电流仍有良好的稳定性。

关键词： lcl型逆变器双闭环电流控制电容电流估算电网电压前馈零极点对消

基于遗传算法的lcl型逆变器双闭环参数设计

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电力系统保护与控制 2018年第22期46卷 1-7页

作者：王佐勋李亚洲李国庆齐鲁工业大学电气工程与自动化学院山东济南250353 东北电力大学电气工程学院吉林吉林132012

建立了单相lcl滤波器双闭环控制系统的数学模型。应用频域法和齐格勒-尼科尔斯法对系统进行了稳定性分析,并初步整定了内外环参数。针对传统PI参数整定的不足,采用遗传算法对外环PI调节器参数进行全局寻优。利用遗传算子的选择、交叉、... 详细信息

建立了单相lcl滤波器双闭环控制系统的数学模型。应用频域法和齐格勒-尼科尔斯法对系统进行了稳定性分析,并初步整定了内外环参数。针对传统PI参数整定的不足,采用遗传算法对外环PI调节器参数进行全局寻优。利用遗传算子的选择、交叉、变异操作,逐代产生PI调节器参数优良个体。在适应度函数中加入上升时间和超调惩罚作为适应性评判的一部分。Matlab/Simulink仿真实验表明,所优化的控制器参数能有效地抑制并网电流谐波,具有较好的稳定性和动态特性。

关键词： lcl型逆变器谐波抑制 PI调节器遗传算法

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单电流闭环多重PR控制的lcl型逆变器

湖北工业大学学报 2020年第4期35卷 16-19,74页

作者：潘健梁佳成陈凤娇李坤黎家成湖北工业大学太阳能高效利用及储能运行控制湖北省重点实验室电气与电子工程学院湖北武汉430068

针对lcl型逆变器谐振尖峰以及对并网电能质量影响的问题,采用比例电容电流与并网电流叠加的电流反馈算法消除lcl型逆变器固有谐振尖峰带来的影响,并在比例谐振控制器基础上增加多个谐振环,用于抑制并网电流低频谐波和谐振电流含量,从而... 详细信息

针对lcl型逆变器谐振尖峰以及对并网电能质量影响的问题,采用比例电容电流与并网电流叠加的电流反馈算法消除lcl型逆变器固有谐振尖峰带来的影响,并在比例谐振控制器基础上增加多个谐振环,用于抑制并网电流低频谐波和谐振电流含量,从而提升对电网电流控制的准确性和并网系统的稳定性。最后设计了2kW并网逆变器lcl型滤波器参数,在Matlab/Simulink上仿真与实验平台验证了控制算法的可行性。

关键词： lcl型逆变器单电流环反馈多重比例谐振控制器

基于lcl型逆变器的数字陷波器有源阻尼方法研究

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电力系统保护与控制 2017年第21期45卷 14-19页

作者：卞文倩李飞赵晋斌上海电力学院上海200090 中国矿业大学江苏徐州221008

为了解决传统电容电流比例反馈有源阻尼方法控制结构复杂以及由系统延时所导致的谐振阻尼区域狭小等问题,对基于陷波器的有源阻尼方法进行了研究。将系统的谐振阻尼区域从(0,fs/6)拓展到(0,fs/2),消除了延时所带来的影响。同时,为了减... 详细信息

为了解决传统电容电流比例反馈有源阻尼方法控制结构复杂以及由系统延时所导致的谐振阻尼区域狭小等问题,对基于陷波器的有源阻尼方法进行了研究。将系统的谐振阻尼区域从(0,fs/6)拓展到(0,fs/2),消除了延时所带来的影响。同时,为了减小谐振频率波动对陷波器陷波效果的影响,利用经典控制理论中有关偶极子的经验法则得到陷波器允许的谐振频率最大波动范围。并通过系统闭环传递函数的零极点图对系统稳定性进行分析,设计出合理的阻尼比。Matlab/Simulink仿真与实验结果验证了所设计的陷波器有源阻尼方法的有效性。

关键词： lcl型逆变器系统延时有源阻尼陷波器

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基于lcl型微网逆变器的无扰控制策略研究

基于LCL型微网逆变器的无扰控制策略研究

作者：贺子航广西大学

学位级别：硕士

目前,新能源已经成为了研究热点。新能源分布式发电也被寄希望成为替代传统化石燃料发电的主力军,目前新能源发电在我国的发电系统中占的比重越来越大。同时,新能源发电供电和并网问题也日益突出。尤其是在偏远山区或者海岛上,以小型微... 详细信息

目前,新能源已经成为了研究热点。新能源分布式发电也被寄希望成为替代传统化石燃料发电的主力军,目前新能源发电在我国的发电系统中占的比重越来越大。同时,新能源发电供电和并网问题也日益突出。尤其是在偏远山区或者海岛上,以小型微电网供电时,供电稳定性问题尤为突出,对逆变器的并网和供电的稳定控制就非常重要。本文以微电网阻抗变化时的逆变器输出量为研究对象,当微网阻抗发生变化的时候,逆变器的输出电压电流及功率会产生波动,甚至振荡。并以逆变器输出的电流、电压及功率等作为参考,进行控制器的切换,消除扰动,使逆变器最终工作在稳定状态。本文首先对lcl型微网逆变器系统作了简要介绍,对lcl型滤波电路的特性进行分析,并以此设计了电路中的电感和电容值,以及消除谐振的控制环路。对微电网阻抗变化带来的微电网电流电压和功率的变化进行了分析,并以此为依据选择了合适的控制器。对控制器切换过程中出现的扰动进行了分析,并以此对切换点进行选择,从而实现切换过程中的无扰控制。另外,本文还对所选用的调制方式和数字锁相环等进行了详细的介绍。并在以上理论的基础上,完成了电路各个部分参数的计算,并在MATLAB上面完成了仿真实验。最后,根据上面的分析和仿真,搭建了一台10KW的三相lcl型并网逆变器试验样机,并且通过在该样机进行实验,得到相应的实验波形,达到了预期效果。

关键词：新能源发电 lcl型逆变器微网阻抗无扰控制

基于LADRC和准PR的三相lcl型光伏并网逆变器谐波谐振抑制策略

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太阳能学报 2023年第3期44卷 465-474页

作者：周雪松郭帅朝马幼婕李月超马闯天津理工大学电气工程与自动化学院天津300384

针对三相lcl型光伏并网逆变器由自身高频段谐振尖峰引起的谐波谐振现象,设计一种基于三阶线性状态观测器的二阶线性自抗扰控制(LADRC)和准PR控制相结合的电流双闭环控制策略,较好地削弱了高频段的谐振尖峰,抑制了光伏系统的谐波谐振现... 详细信息

针对三相lcl型光伏并网逆变器由自身高频段谐振尖峰引起的谐波谐振现象,设计一种基于三阶线性状态观测器的二阶线性自抗扰控制(LADRC)和准PR控制相结合的电流双闭环控制策略,较好地削弱了高频段的谐振尖峰,抑制了光伏系统的谐波谐振现象。通过设计李雅普诺夫函数证明了闭环系统最终会稳定收敛;利用仿真对不同工况下的控制策略深入对比分析,结果表明此双环控制策略具有优越的鲁棒性和实际应用价值。

关键词：光伏系统 lcl型逆变器线性自抗扰比例谐振控制谐波谐振现象