带有滤波电容电流补偿的风电并网逆变器控制
并网逆变器电流控制技术的研究
南京航空航天大学硕士学位论文
图、表清单
图 2.1 两级式并网发电系统.................................................................................................................6 图 2.2 单级式并网发电系统.................................................................................................................6 图 2.3 单相全桥并网逆变器.................................................................................................................7 图 2.4 双极性正弦脉宽调制方法及逆变桥输出波形 .........................................................................7 图 2.5 单电感滤波并网逆变器.............................................................................................................8 图 2.6 LC 滤波并网逆变器 ...................................................................................................................8 图 2.7 LCL 滤波并网逆变器 .................................................................................................................9 图 2.8 L 和 LCL 滤波器的幅频特性曲线 ............................................................................................9 图 2.9 单电感滤波并网逆变器滤波电感电流波形 ...........................................................................11 图 2.10 单电感滤波并网逆变器滤波电感电流的谐波分布 .............................................................11 图 3.1 LCL 滤波并网逆变器电路 .......................................................................................................13 图 3.2 LCL 滤波并网逆变器数学模型 ...............................................................................................14 图 3.3 入网电流反馈控制框图...........................................................................................................14 图 3.4 入网电流反馈控制系统开环伯德图 .......................................................................................14 图 3.5 入网电流反馈控制系统闭环根轨迹 .......................................................................................15 图 3.6 LCL 滤波并网逆变器串联阻尼电阻的电路图 ......................................................................15 图 3.7 添加阻尼电阻后入网电流反馈控制框图 ...............................................................................16 图 3.8 带阻尼电阻和不带阻尼电阻时 LCL 滤波器的幅频特性曲线 .............................................16 图 3.9 添加阻尼电阻后入网电流反馈控制系统闭环根轨迹 ...........................................................16 图 3.10 逆变器输出电流反馈控制结构框图 .....................................................................................17 图 3.11 分裂电容法电容中间电流反馈控制结构框图 .....................................................................18 图 3.12 入网电流和电容电流双闭环控制结构框图 .........................................................................18 图 3.13 分裂电容法电流控制输出量闭环系统幅频特性曲线 .........................................................19 图 3.14 逆变器输出电流反馈控制输出量系统和入网电流和电容电流双闭环控制系统的幅频特 性曲线 ..................................................................................................................................................20 图 3.15 电容电流内环控制框图.........................................................................................................21 图 3.16 幅频特性曲线.........................................................................................................................21 图 3.17 入网电流和电容电流双闭环控制等效结构框图 .................................................................22 图 3.18 典型Ⅱ型系统的开环对数幅频特性和中频宽 .....................................................................23 图 3.19 加入电网电压前馈后，电流双闭环控制等效结构框图 .....................................................24 图 4.1 并网逆变器仿真模型...............................................................................................................25 图 4.2 单电感滤波并网逆变器仿真波形 ...........................................................................................26 图 4.3 LC 滤波并网逆变器仿真波形..................................................................................................26
基于滤波电容电流补偿的并网逆变器控制(梁超辉 段善旭 刘邦银)
(b) 并网电流频谱分析 图 6 不带电容电流补偿的并网波形及频谱分析
且能有效地改善与输出滤波电容有关的并网电 流相位滞后和谐波含量增大的问题，提高并网 逆变系统的输出电能质量。
7 致谢
本课题研究得到台达环境与教育基金会电 力电子科教发展计划的资助（DREK200501）， 特此致以诚挚的谢意！
参 考 文 献 [1]. R.Teodorescu, F Blaabjerg, U.Borup, M. Liserre. A New Control Structure for Grid-Connected LCL PV Inverters with Zero-Steady-State Error and Selective Harmonic Compensation[C]. IEEE APEC'04, 2004, 1: 580-586 [2]. Guoqiao Shen, Dehong Xu, Danji Xi, Xiaoming Yuan. An Improved Control Strategy for Grid-Connected Voltage Source Inverters with a LCL Filter[C]. IEEE APEC’06, 2006: 1067-1073 [3]. R.Tirumala, N.Mohan, C.Henze. Seamless Transfer of Grid-connected PWM Inverters between Utilityinteractive and Stand-alone modes. IEEE APEC’02, 2002,2: 1081-1086 [4]. 张超，王章权，蒋燕君，何湘宁. 无差拍控制在光 伏 并 网 发 电 系 统 中 的 应 用 [J]. 电 力 电 子 技 术 , 2007,41(7): 3～5 [5]. 范小波，张代润.光伏并网逆变器数字滞环控制的研 究[J]. 电力电子技术，2006，40(6):46～48 [6]. 彭力，张宇等.高性能逆变器模拟控制器设计方法[J]. 中国电机工程学报, 2006，26(6):89～93 作者简介 梁超辉：男，1983 年生，硕士生。研究方向为光伏 发电系统并网控制 段善旭：男，1970 年生，教授，博士生导师。目前 主要研究方向为新能源发电及电能质量控制。 刘邦银：男，1979 年 12 月生，博士生，主要研究兴 趣为太阳能光伏发电技术
风力发电并网逆变器控制策略分析
风力发电并网逆变器控制策略分析风力发电并网逆变器控制策略分析风力发电并网逆变器控制策略是风力发电系统中至关重要的一部分，它负责将风力发电机产生的交流电转换为与电网同频率、同相位的电能，并将其注入电网中。
这篇文章将通过逐步思考的方式介绍风力发电并网逆变器控制策略。
首先，风力发电机产生的交流电通常具有不稳定的频率和相位。
由于电网的频率和相位要求非常严格，因此逆变器需要先对输入的交流电进行稳定化处理。
这一步骤通常包括使用滤波器来去除交流电中的谐波和电压波动，从而得到稳定的交流电。
接下来，逆变器需要将稳定的交流电转换为直流电。
为了实现这一转换过程，通常使用整流器来将交流电转换为直流电。
整流器可以采用半控制或全控制技术，具体选择哪种技术取决于系统的需求和设计。
一旦交流电转换为直流电，逆变器需要将其转换回交流电，并与电网同步。
为了实现这一步骤，逆变器通常采用PWM（脉宽调制）技术。
PWM技术可以通过控制逆变器的开关器件，调整输出电压的幅值和频率，使其与电网同步。
然而，仅仅与电网同步是不够的，逆变器还需要满足一些其他的要求。
首先，逆变器需要根据电网的需求调整输出功率。
这通常需要使用电流控制技术，通过调整逆变器的输出电流，使其满足电网的功率需求。
其次，逆变器还需要实现无功功率控制。
无功功率是指电网中的虚功，它是维持电网电压稳定的重要因素。
逆变器可以通过调整输出电流的相位，来控制无功功率的注入。
最后，逆变器还需要实现对电网中的故障和异常事件的保护。
例如，当电网发生短路或过载时，逆变器需要能够及时切断与电网的连接，以确保系统的安全运行。
综上所述，风力发电并网逆变器控制策略包括稳定化处理、整流、PWM技术、功率控制、无功功率控制以及系统保护等多个步骤。
通过合理地设计和控制逆变器，可以实现风力发电系统与电网的有效并网，从而实现可靠、稳定的电力供应。
分布式发电系统中LCL滤波并网逆变器电流控制研究综述
分布式发电系统中LCL滤波并网逆变器电流控制研究综述一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重，分布式发电系统以其清洁、高效、灵活的特点，正逐渐受到人们的广泛关注。
其中，并网逆变器作为分布式发电系统中的重要组成部分，其性能直接影响到整个系统的稳定性和效率。
因此，对并网逆变器的控制策略进行研究，具有重要的理论和现实意义。
本文旨在对分布式发电系统中LCL滤波并网逆变器的电流控制策略进行综述。
介绍了分布式发电系统和并网逆变器的基本概念和发展现状，阐述了LCL滤波器在并网逆变器中的应用及其优势。
然后，重点分析了LCL滤波并网逆变器的电流控制策略，包括传统控制策略和现代控制策略，如PI控制、PR控制、无差拍控制、重复控制、滑模控制以及基于智能算法的控制策略等。
对各类控制策略的特点、优缺点进行了详细比较和评价，指出了未来研究的方向和趋势。
通过本文的综述，旨在为读者提供一个全面、深入的理解分布式发电系统中LCL滤波并网逆变器电流控制策略的知识平台，为相关研究和应用提供有益的参考。
二、分布式发电系统概述分布式发电系统（Distributed Generation，DG）是一种新型的电力供应模式，它强调将小型的、模块化的发电单元分散布置在用户附近，与用户直接相连或通过短距离的电网相连。
这种发电模式与传统的集中供电模式相比，具有更高的灵活性、可靠性和环保性。
DG系统通常采用的发电技术包括风力发电、光伏发电、生物质能发电、小水电、燃料电池等可再生能源发电技术，也有天然气发电、微型燃气轮机等清洁高效的发电技术。
分布式发电系统的优点主要体现在以下几个方面：它可以有效缓解电网的供电压力，提高电力系统的稳定性；由于DG系统通常靠近用户，因此可以减少电能在长距离输送过程中的损失，提高能源利用效率；DG系统使用的多为可再生能源，符合绿色、低碳、可持续的能源发展趋势，对保护环境、减少温室气体排放具有重要意义。
然而，分布式发电系统也面临着一些挑战和问题。
风力发电系统单相并网逆变器控制策略研究
风力发电系统单相并网逆变器控制策略研究
摘要：风力发电系统作为一种可再生能源发电方式，具有广泛的应用前景。
然而，由于风能的不稳定性和波动性，风力发电系统的控制策略显得尤为重要。
本文针对风力发电系统中的单相并网逆变器，进行了相关控制策略的研究。
首先，本文介绍了风力发电系统的基本原理和结构。
风力发电系统由风力发电机、变频器、并网逆变器等组成，其中并网逆变器起到将风力发电机产生的直流电转换为交流电并并网的作用。
并网逆变器的控制策略直接影响到系统的性能和稳定性。
接着，本文分析了当前常用的并网逆变器控制策略，并比较了它们的优缺点。
目前常用的控制策略包括直接功率控制、电流控制和电压控制等。
直接功率控制能够实现对输出功率的精确控制，但对系统响应速度要求较高；电流控制能够保证系统的稳定性，但对谐波干扰的抑制能力较弱；电压控制能够保持系统的电压稳定，但对电网电压波动较为敏感。
因此，本文提出了一种综合考虑这些因素的控制策略。
最后，本文设计并实现了所提出的控制策略，并进行了仿真实验。
实验结果表明，所提控制策略能够在保证系统稳定性的同时，实现对输出功率的精确控制，并对谐波干扰和电网电压波动具有较好的抑制能力。
综上所述，本文对风力发电系统中的单相并网逆变器控制策略进行了研究。
通过分析现有的控制策略，提出了一种综合考虑多个因素的控制策略，并进行了仿真实验验证其性能。
这对于提高风力发电系统的性能和稳定性具有一定的指导意义，也为相关研究提供了新的思路。
关键词：风力发电系统；单相并网逆变器；控制策略；直接功率控制；电流控制；电压控制；性能；稳定性；仿真实验。
基于电容电流双反馈LCL滤波器的光伏并网控制策略研究
基于电容电流双反馈LCL滤波器的光伏并网控制策略研究随着太阳能技术的不断发展，光伏发电系统在电网中并网已成为一种越来越受欢迎的选择。
与传统的发电方式相比，光伏并网发电系统能更加稳定地提供电力，并且可以有效地减少能源消耗和环境污染。
然而，光伏并网发电系统中存在一些问题需要解决，如电网故障、有功功率与无功功率控制、电力质量等。
在光伏并网发电系统中，滤波器扮演着重要的角色。
滤波器主要作用是过滤掉交流电中的谐波和噪音，保障电网电压的质量和建筑物的设备安全。
传统的LCL滤波器由于它的有机弱点，即输出过载时可能导致谐波压力、负载电压的波动等问题，因此，人们开始尝试将LCL滤波器与电容电流双反馈结构相结合来提高它的性能。
在此基础上，本文提出了一种基于电容电流双反馈LCL滤波器的光伏并网控制策略研究的方案。
对于光伏发电系统的并网控制策略，一般可以分为两类：集中控制及分布式控制。
集中控制一般是由系统中一个单独的控制系统来实现，它需要对整个光伏系统进行组态和参数设定，控制器可以通过监测光伏输出的电压和电流来实现控制光伏的工作状态。
而分布式控制是由多个控制器共同控制的，并且负责同步光伏发电系统的电网数据。
在这里，我们选择分布式控制方案。
首先，光伏并网控制器必须能够实时测量输出电压和电流的一些基本参数，并根据电网负载情况动态调整光伏并网发电系统的输出功率。
然后，我们需要对电容电流双反馈LCL滤波器进行设计和控制，以保证系统的稳定性和电力质量。
据此，我们设计了一种基于电容电流双反馈LCL滤波器的光伏并网控制器并进行了探究。
该控制器主要包含三个模块：电压等值器模块、电流等值器模块和PI调节器模块。
在电压等值器模块中，我们根据光伏输出电压的变化情况来控制电容电流的方向；在电流等值器模块中，我们则根据光伏输出电流的变化情况来控制滤波器的反馈电流方向。
最后，通过PI调节器模块来对控制器进行调节和控制，确保整个光伏并网发电系统的稳定性和安全。
基于LCL滤波的单相并网逆变器的设计
基于LCL滤波的单相并网逆变器的设计张朝霞;文传博【摘要】并网逆变器作为发电系统和电网连接的核心装置,直接影响整个并网发电系统的性能,已成为国内外研究的热点.以单相全桥逆变器为研究对象,为更好地减小入网电流的总谐波失真,采用LCL型滤波器,具有更好的高频谐波抑制能力.控制策略使用双电流闭环控制,推导了控制方程,内环控制LCL滤波器中的电容电流,外环控制滤波后的电网侧电流,此控制方法使系统的稳定性和动态性能都得到了很好改善.设计了各元件的取值规则,建立了系统仿真模型,通过Matlab/Simulink仿真,证明了建立的单相并网逆变器可成功实现并网运行.【期刊名称】《上海电机学院学报》【年(卷),期】2019(022)002【总页数】6页(P83-88)【关键词】并网逆变器;滤波器;谐波抑制;双电流环控制【作者】张朝霞;文传博【作者单位】上海电机学院电气学院,上海 201306;上海电机学院电气学院,上海201306【正文语种】中文【中图分类】TM464光伏发电和风力发电等新能源并网是能源可持续发展战略的重要问题。
许多国家都积极研发光伏发电、风力发电等新能源并网发电系统[1-4]。
目前，常用的新能源回馈电网的方案为：先把新能源转化成电能；再把电能调节成满足全桥逆变器所需的直流电压；最后由全桥逆变器将新能源回馈到交流电网。
在整个并网系统中，最核心的环节是逆变器，使用正弦脉宽调制逆变技术(Sinusoidal Pulse Width Modulation, SPWM)。
这种方案采用了较多模拟环节，且其控制方法也比较落后，就使得并网逆变装置的并网效果不那么理想，使其应用受到限制。
针对并网逆变器技术的探索越来越多，面对以往控制技术的不足，人们提出了很多研究方向。
文献[5]将高速的数字信号处理(Digital Signal Processing, DSP)应用到并网逆变器的控制之中，使用数字控制与模拟控制结合实现理想的控制效果；文献[6]根据各系统情况的不同，采用不同的逆变器拓扑结构，如单相、三相、隔离等，且各结构之间可以进行组合，形成各种不同的形式，来满足更多的需求。
LCL滤波型风电并网变流器的研究
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Ｌ Ｌ滤 波 型 风 电并 网 变 流 器 的 研 究 术 Ｃ
张 瑛 ， 张பைடு நூலகம் 扬
（ 上海 电科 电 器科技 有 限公 司，上海
摘
２ ０６ ０ ０ ３）
要： 介绍 了 Ｌ Ｌ滤波型风电并网变流器的主电路拓扑结构和数学模型 ， 出了采用 电网电流反馈 闭 Ｃ 提
ｗｅｅ ｉｔｏ ｕ ｅ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ． Ａ ｏ ｅ ｏ ｔｏ ｔａｅ ｙ ｗａ ｎｒ ｄｕ ｅ ｃ ｄ ｐｔｄ ｇ ｄ ｃ ｒｅ ｔｆｅ ｂａ ｋ ｃ ｎｒ ｌｔ ｅ ｏ ｐｌ ｃ ｎ ｖ ｌｃ ｎ ｒｌｓｒｔ ｇ ｓｉ ｔｏ ｃ ｄ ｗｈｉｈ ａ ｏ ｅ ｒ ｕ ｒ ｎ ｅ ｄ ｃ ｏ ｔｏ ｏ ｄ ｃ ｕ ｅ ａ — ｉ
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高效 转化成 满 足 电 网要 求 的电 能 ， 而 可 以并 人 从 电 网。通 常 ， 网 型 变 流 器 中 均 采 用 脉 宽 调 制 并 （ ｕｓ ｄｈ Ｍｏｕａ ｏ ，Ｐ Ｐ ｌ Ｗｉｔ ｄ ｌ ｉ ｅ ｔ ｎ ＷＭ） 术 ， 可 避 免 技 不 的是 ， 功率 开关 器 件 的 高开 关 频 率 将 产生 高 次 谐
风电变流器并网电流控制与同步技术
风电变流器并网电流控制与同步技术随着可再生能源的快速发展，风力发电作为其中的重要组成部分，逐渐成为世界能源的主要来源。
风电变流器作为风力发电的核心部件，起着将风机产生的交流电转换为并网所需的直流电的关键作用。
而实现风电变流器的稳定并网、控制电流以及保证电网同步的技术是风电系统中必不可少的一部分。
风电变流器并网电流控制是指通过控制变流器的工作方式、调节电流值以及控制输出功率等手段，将风机产生的电能稳定地注入到电网系统中。
在风能转化为电力的过程中，由于风速的不稳定性和风机的动态特性，风电系统对于变流器的并网电流控制要求非常高。
首先，对于风电系统的变流器并网控制来说，最主要的目标就是保持输出电流的稳定性和从电网获得最大能量。
通过对变流器的电流控制，在不同的风速和功率输出需求下，能够实现电网电流的稳定，并根据实际需求灵活地调整输出功率。
其次，风电变流器并网电流控制还需要考虑电网负载的动态响应。
由于电网系统的复杂性和多变性，当风电系统进行并网时，需要保证电流控制的稳定性，同时避免对电网产生过大的冲击。
因此，变流器设计与控制策略应考虑电网的稳定性，避免与电网负载发生失调。
此外，风电系统的变流器并网电流控制还需要考虑到并网电流的谐波问题。
由于变流器的工作原理，会引入一定的谐波电流到电网中。
为了满足电网质量要求，风电系统需要通过控制方法降低谐波电流的影响，减少对电网的污染。
为了实现风电变流器并网电流控制与同步技术，通常采用以下措施：1. 采用先进的控制算法：传统的控制算法对电流控制的精度和稳定性要求较高，因此采用先进的控制算法，如模糊控制、自适应控制等，可以提高并网电流的精度，并能够适应不同的工况变化。
2. 增加滤波器：在变流器的输出端加入滤波器可以有效地减少谐波电流的传输，并降低对电网的影响。
3. 采用电流闭环控制：通过对电流的监测和反馈控制，可以实现并网电流的精确控制，提高电流控制的稳定性。
4. 使用电网同步技术：为了确保风电系统与电网的同步性，可以采用电网同步技术，通过与电网进行同步通信，实现变流器与电网的协调工作。
采用LCL滤波器的并网逆变器双闭环入网电流控制技术
采用LCL滤波器的并网逆变器双闭环入网电流控制技术一、本文概述随着可再生能源的快速发展，并网逆变器在电力系统中的应用越来越广泛。
并网逆变器的主要功能是将分布式电源（如光伏、风电等）产生的电能转换为与电网同频同相的交流电，并安全、高效地并入电网。
然而，并网逆变器在并网过程中会产生谐波和电气噪声，对电网造成污染。
为了改善并网电流的质量，采用滤波器对并网电流进行滤波处理成为一种有效的解决方案。
本文重点研究采用LCL滤波器的并网逆变器双闭环入网电流控制技术。
LCL滤波器以其优良的滤波性能和较小的体积优势，在并网逆变器中得到了广泛应用。
双闭环入网电流控制技术则通过内环电流控制和外环电压控制，实现对并网电流的精确控制。
本文首先介绍了LCL滤波器的基本原理及其在并网逆变器中的应用，然后详细阐述了双闭环入网电流控制技术的实现方法，包括内环电流控制策略和外环电压控制策略。
通过仿真和实验验证了所提控制技术的有效性和优越性。
本文的研究对于提高并网逆变器的并网电流质量、减小对电网的污染以及推动可再生能源的发展具有重要意义。
本文的研究结果也可为其他类型的滤波器设计以及更先进的并网电流控制技术的研究提供参考。
二、LCL滤波器的基本原理与特性LCL滤波器是一种三阶滤波器，它在并网逆变器的应用中起到了关键作用。
相比于传统的L型或LC型滤波器，LCL滤波器具有更好的谐波抑制能力和更高的滤波效果。
其基本原理和特性主要体现在以下几个方面。
基本原理：LCL滤波器由两个电感（L）和一个电容（C）组成，形成一个π型结构。
在并网逆变器的输出端，LCL滤波器可以有效地滤除高频谐波，使输出电流接近正弦波，从而满足电网对电能质量的要求。
同时，由于LCL滤波器的三阶特性，它可以在不增加额外损耗的情况下，实现更好的谐波抑制效果。
高滤波性能：由于LCL滤波器的三阶特性，它在抑制高频谐波方面具有显著优势。
相比于传统的L型或LC型滤波器，LCL滤波器可以更有效地滤除高频谐波，提高输出电流的质量。
LCL型并网逆变器双闭环控制方法的研究
LCL型并网逆变器双闭环控制方法的研究杜志华【摘要】在并网逆变器中,LCL滤波较L滤波具有更好的滤波效果,但LCL型并网逆变器为三阶系统,在谐振频率处存在谐振尖峰,易发生谐振,采用入网电流直接闭环控制很难抑制谐振尖峰.采用电容串联电阻的无源阻尼方法,能抑制阻尼,但损耗较大.针对该情况,提出并网电流瞬时值外环,电容电流瞬时值内环的双环控制方法.在理论方面详细分析了电容电流内环能够抑制谐振尖峰,提高系统稳定性,入网电流外环能够实现对入网电流的直接控制.通过仿真和实验,结果表明该方法能够有效抑制电网电流谐振,提高并网电流的稳态控制精度.【期刊名称】《机械管理开发》【年(卷),期】2015(030)009【总页数】5页(P37-40,43)【关键词】LCL滤波器;并网逆变器;电流双闭环;电容电流反馈【作者】杜志华【作者单位】煤炭工业太原设计研究院,山西太原030001【正文语种】中文【中图分类】TM464引言随着世界经济的迅猛发展，世界各国对能源需求急剧增长，导致以煤、石油、天然气为主的传统能源面临枯竭，而以太阳能、风能、生物能为主的可再生能源清洁无污染，只要合理利用就能够满足全球50%的能源需求。
并网逆变器是新能源并网的接口装置［1－2］，将可再生能源转换为电网能接纳的电能。
理想的入网电流是完美的正弦波，较低的总谐波失真（total har monic distortion，T HD）是并网逆变器控制所追求的目标。
为了降低入网电流的T HD，逆变器拓扑需包含滤波环节。
并网逆变器滤波器一般有L和LCL两种类型［3－6］。
单L滤波器结构简单，控制容易，但高频谐波衰减能力不强；LCL滤波器对高频分量呈高阻抗，能够很大地衰减高频谐波电流，但该系统为三阶系统，存在谐振峰，对系统的控制策略提出更高的要求。
采用单环入网电流直接来对并网逆变器进行控制，系统存在谐振尖峰，导致系统不稳定［7－8］。
电容两端串联电阻的方法，可以有效抑制谐振尖峰，但降低了滤波器的高频滤波效果，增加了系统的损耗［9］。
采用LCL滤波器的并网逆变器双闭环入网电流控制技术
第29卷第27期中国电机工程学报 V ol.29 No.27 Sep. 25, 200936 2009年9月25日 Proceedings of the CSEE ©2009 Chin.Soc.for Elec.Eng.文章编号：0258-8013 (2009) 27-0036-06 中图分类号：TM 76 文献标志码：A 学科代码：470·40采用LCL滤波器的并网逆变器双闭环入网电流控制技术徐志英，许爱国，谢少军(南京航空航天大学自动化学院，江苏省南京市 210016)Dual-loop Grid Current Control Technique for Grid-connected Inverter Using An LCL FilterXU Zhi-ying, XU Ai-guo, XIE Shao-jun(School of Automation, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, Jiangsu Province, China)ABSTRACT: Grid connected inverter can attenuate high frequency harmonics effectively through an LCL filter which has potential benefits for the inverter to get higher harmonic performance with lower switching frequency and less inductance in contrast with L filter. However, LCL filter is a third order system without damping and easy to resonate. In order to eliminate resonance and improve system stability, dual-loop control strategy with grid current feedback and capacitor current feedback was proposed in this paper, where inner capacitor current regulation is adopted for active damping. System modeling and stability analysis were presented. The simulation and experiment results proved that the dual-loop current control strategy for grid-connected inverter with LCL filter is feasible, the resonance of grid current is avoided and high in-grid power factor is achieved.KEY WORDS: LCL filter; grid-connected inverter; dual-loop current controller; capacitor current feedback摘要：并网逆变器采用LCL滤波对高次谐波衰减效果显著，而且在低开关频率和电感较小的情况下较单电感滤波具有明显的优势。
风电场并网技术创新与发展趋势分析
风电场并网技术创新与发展趋势分析随着全球对环境保护意识的提高和能源需求的日益增长，风电成为了目前最为发达的可再生能源之一。
而将风电纳入电网并网技术创新和发展趋势则成为行业的焦点。
本文将从风电并网技术的现状出发，分析风电并网技术的发展趋势，并探讨未来的风电并网技术创新方向。
一、风电并网技术现状1. 传统的风电并网技术传统的风电并网技术采用固定式电容器补偿组的方式，通过电容器和滤波器将风电场的交流电并入电网。
这种方式具有简单、稳定等优点，但是在电网故障时会产生电压波动等问题。
2. 变流器技术的应用变流器技术的应用提高了风电场的电力质量，可有效减少电容器电流，提升了风电场的并网能力。
但是变流器的使用成本较高，维护也较为困难。
3. 智能化控制技术的引入目前，智能化控制技术逐渐引入到风电场的并网系统中，通过远程监控和智能化控制，实现了风电场的安全稳定运行。
智能化控制技术的引入，对提高并网的智能化、便捷化、集中化程度，降低风电场成本，具有重要的应用价值。
二、风电并网技术的发展趋势1. 大容量风电场的并网随着风电装机容量的不断扩大，大容量风电场的并网技术成为了目前的发展趋势。
大容量风电场的并网需要扩充电网的传输能力。
为此，需加强电力系统的调度和运行管理，提高电力系统的稳定运行水平。
2. 多能互补并网多能互补并网技术指的是通过将风电、光伏发电、蓄电池等不同能源相互补充，利用多能互补的优势，提高能源利用效率。
此外，多能互补并网技术还具有降低发电成本、提高发电效率、提高电网安全运行水平等优点。
3. 可靠性和智能化并网随着风电站规模的不断扩大，风电场并网系统的可靠性和智能化成为了风电发展的一个重要瓶颈，需要不断提升。
可靠性和智能化并网有助于提高风电场的安全性、可靠性和运行效率。
三、未来的风电并网技术创新方向1. 研发高功率变流器高功率变流器的研发可以提高风电场的并网能力和电力质量，降低电网电压波动等问题的出现，从而提高风电场的稳定运行水平。
三相并网逆变器LCL滤波特性分析及控制研究
三相并网逆变器LCL滤波特性分析及控制研究一、本文概述随着可再生能源，特别是太阳能和风能的快速发展，三相并网逆变器在电力系统中的应用越来越广泛。
然而，并网逆变器产生的谐波对电力系统的影响也日益显著，因此，滤波器的设计成为提高并网逆变器性能的关键。
本文将对三相并网逆变器的LCL滤波器特性进行深入分析，并在此基础上研究相应的控制策略。
本文首先介绍了三相并网逆变器的基本原理及其在电力系统中的重要地位。
接着，详细阐述了LCL滤波器的结构和工作原理，并分析了其在抑制谐波、提高电能质量方面的优势。
通过对LCL滤波器特性的分析，揭示了其在不同工作条件下的滤波效果及存在的问题。
为了优化LCL滤波器的性能，本文进一步研究了相应的控制策略。
通过对并网逆变器控制系统的分析，提出了一种基于LCL滤波器的优化控制方法。
该方法能够有效提高滤波效果，降低谐波含量，从而改善电力系统的电能质量。
本文的研究内容对于提高三相并网逆变器的性能、优化电力系统的电能质量具有重要意义。
通过深入分析LCL滤波器的特性和研究相应的控制策略，本文为三相并网逆变器的设计和应用提供了理论支持和实践指导。
二、LCL滤波器的基本原理LCL滤波器作为一种广泛应用于三相并网逆变器中的滤波装置，其基本原理主要基于电感（L）和电容（C）对交流信号的频率特性。
相比于传统的L型或LC型滤波器，LCL滤波器在高频段具有更好的衰减特性，因此能更有效地抑制并网电流中的高频谐波。
LCL滤波器主要由两个电感（L1和L2）和一个电容（C）组成，形成一个串联谐振电路。
在正常工作频率下，电容C对基波电流呈容抗，对高频谐波电流呈感抗，从而实现对高频谐波的抑制。
同时，两个电感L1和L2分别位于电容C的两侧，形成滤波器的入口和出口，起到进一步滤波的作用。
当逆变器产生的电流经过LCL滤波器时，高频谐波分量在电容C 处受到阻碍，从而减少了对电网的污染。
同时，电感L1和L2的存在可以有效减小滤波器的体积和重量，提高滤波效果。
LCL滤波并网逆变器的控制策略
LCL 滤波并网逆变器的控制策略姚 楠,林 立（邵阳学院,422000）摘要：本文关于LCL 滤波并网逆变器的控制研究，研究了最合适的关于LCL 滤波并网逆变器的控制方案。
在开关的频率保持在同一个水准的时候在一个开关的周期内，研究组进行了对于逆变器的多次采样研究，有效地减少了在数字技术下控制的延时情况，提高了系统中本来的控制范围与延时时间。
在定量分析的方式下，小组中的研究人员已经证实的开展了对LCL 滤波并网逆变器本质性能的研究，分析了它的优势性能。
与常规有源阻尼多环结构相比,该方案采用电流单环控制即可实现系统稳定,无需增加传感器,从而简化了控制结构。
在最后，研究人员也同时通过了实验来对LCL 滤波并网逆变器的性能进行了验证分析。
关键词：LCL 滤波器；并网逆变器；多次采样；控制延时Control strategy of grid connected inverter with Yang Wenchi LCLfilterYao Nan,Lin Li（Shaoyang University,422000）Abstract ：In this paper,a grid connected inverter with LCL filter control research,the control scheme of the most suitable for grid connected inverter with LCL filter.In the switching frequency remained at the same level of in a switching period,study group were for inverter multiple sampling study,effectively reduces the delay in digital control,to improve the system in the original control and delay time.In quantitative analysis,group of researchers has confirmed the carried out research on grid connected inverter with LCL filter is the essential properties,analyzes its performance advantages.With conventional active damping polycyclic structure.Ratio,the scheme using the current single loop control system can achieve a stable, without increasing the number of sensors,thus simplifying the structure control. Finally, the researchers also at the same time,through the experiment to the performance of grid connected inverter with LCL filter were analysis and verification.Keywords ：LCL filter; grid connected inverter;multiple sampling;control delay 1 前言1.1 研究的背景二十一世纪以来，随着人口的增长，这也使得我国的电力能源消耗日益增长，对于电力电子领域的需求量也越来越大。
LCL型并网逆变器优化控制策略
技术应用ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＮＤＭＡＲＫＥＴＶｏｌ．２７，Ｎｏ．９，２０２０ＬＣＬ型并网逆变器优化控制策略刘 洋，张运波，张 红（长春工程学院电气与信息工程学院，吉林长春１３００１２）摘 要：以ＬＣＬ型三相并网逆变器为研究对象，系统地分析了ＬＣＬ型并网逆变器的动态特性和耦合机理，在此基础上提出一种基于ＬＣＬ滤波的并网逆变器优化控制策略，该控制策略通过并网逆变器的直流电压环、电容电流环和网侧电流环组成的三环逆变控制器来实现。
最后通过搭建样机验证性能，实验结果表明，该控制策略能够有效地抑制ＬＣＬ型滤波器对并网逆变器的影响，输出谐波ＴＨＤ值和功率因数都能够符合国家标准要求。
关键词：并网逆变器；控制策略；ＬＣＬ滤波器ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０２０．０９．０３３ 概述滤波器通常被用于将并网逆变器与公用电网相连接，以过滤并网逆变器交流侧产生的谐波。
ＬＣＬ型滤波器的谐波衰减率可以达到－６０ｄＢ／ｄｅｃ左右，其性能远超过Ｌ型滤波器而倍受青睐。
本文提出一种新型ＬＣＬ型并网逆变器控制策略，旨在解决ＬＣＬ型并网逆变器的高频谐振和稳定性问题。
% %型并网逆变器控制策略的优化设计ＬＣＬ型三相并网逆变器的基本拓扑结构如图１所示。
图１ ＬＣＬ型并网逆变器的基本拓扑结构 图１中并网逆变器直流侧电压为Ｕｄｃ，直流源电流为Ｉｄｃ，直流侧电容为Ｃ１，逆变器交流侧电压为ＵＳＮ（Ｎ＝ａ，ｂ，ｃ），逆变器交流输出侧电感为Ｌ１Ｎ（Ｎ＝ａ，ｂ，ｃ），滤波电容为ＣＮ（Ｎ＝ａ，ｂ，ｃ），ＣＮ的电压和电流分别为ｕｃＮ（Ｎ＝ａ，ｂ，ｃ）和ｉｃＮ（Ｎ＝ａ，ｂ，ｃ），交流电网侧滤波电感为Ｌ２Ｎ（Ｎ＝ａ，ｂ，ｃ），由上述拓扑结构可以推导出ＬＣＬ型滤波器拓扑结构的传递函数为：ＧＬＣＬ（ｓ）＝ｉ２Ｎ（ｓ）ｕＳＮ（ｓ）＝１Ｓ３Ｌ１ＮＬ２ＮＣＮ＋Ｓ（Ｌ１Ｎ＋Ｌ２Ｎ）（１）由式（１）可计算出系统发生谐振时的角频率为：Ｗ＝Ｌ１Ｎ＋Ｌ２ＮＬ１ＮＬ２ＮＣ槡Ｎ（２）本文提出一种基于逆变器直流侧电压环、滤波电容电流环和逆变器交流侧电流环的三闭环控制策略。
基于滤波电容电流补偿的并网逆变器控制
基金项目：台达环境与教育基金（ＤＲＥＫ２００５０１）定稿日期：２００８－０４－０１作者简介：梁超辉（１９８３－），男，广东佛山人，硕士研究生。
研究方向为光伏发电系统并网控制。
１引言近年来，随着能源与环境问题的日益严峻，基于太阳能、燃料电池和风能等可再生能源的分布式发电系统受到广泛关注。
并网逆变器是分布式发电系统的重要组成部分，针对其设计方法和并网控制策略展开了大量的研究。
并网逆变器的输出滤波器一般包括Ｌ，ＬＣ和ＬＣＬ三种类型，其中单电感Ｌ型滤波器的结构简单，并网电流控制容易，但其高频滤波特性差，不适合开关频率较低的应用场合；ＬＣＬ滤波器的高频衰减特性好，但滤波元件参数设计及并网电流控制策略较为复杂［１－２］；ＬＣ滤波器的控制简单，与单电感Ｌ型滤波器相比，电路中的电容能有效地衰减并网电流的高频成分，而且适合于实现并网与独立两种运行模式的切换［３］。
以基于ＬＣ滤波的单相并网逆变器作为研究对象，采用带电网电压前馈解耦的数字ＰＩ控制器控制并网电流，同时引入电容电流补偿，以减少滤波电容对并网电流波形质量及相位的影响，并运用基于极点配置的方法对离散域下数字ＰＩ控制参数进行了设计。
２带电容电流补偿的并网控制方案２．１滤波电容对并网电流的影响图１示出并网逆变器主电路拓扑。
并网逆变器通常采用电流控制模式，滤波器若使用ＬＣ结构，一般采用大电感、小电容的参数设计原则，以获得较好的电流控制特性。
因此，在要求不高的场合往往忽略了滤波电容的影响，而直接按照单电感滤波的情况进行控制［４－５］。
即控制图１中的电感电流ｉＬ，而不是控制实际的并网电流ｉＧ。
图２给出考虑滤波电容Ｃｆ时的实际控制框图。
Ｕｄｃ为并网逆变器直流母线电压；ｕＧ为电网电压；Ｌ，ｒ为滤波电感及其串联等效电阻；ＲＬ为本地负载图１并网逆变器拓扑图２考虑滤波电容时的实际控制框图在这种情况下，由于滤波电容电流ｉＣｆ的存在，ｉＬ与实际的ｉＧ不相等。
在图１所示的参考方向下，且假定控制器能使ｉＬ准确跟踪给定，此时ｉＬ与ｕＧ同频基于滤波电容电流补偿的并网逆变器控制梁超辉，刘邦银，段善旭（华中科技大学，湖北武汉４３００７４）摘要：在并网逆变器中，ＬＣ滤波器因容易控制和具有良好的高频衰减特性而应用广泛。
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图 1 并网逆变器主电路原理图
Fig.1 The schematic diagram of inverter
2.2 并网逆变器的控制策略 图 2 为并网逆变器控制系统原理图。该系统由
直流电压外环和电流控制内环组成。电压外环作用 是稳定直流侧电压，经过 PI 调节器得到网侧 d 轴 电流给定值 igd*，电流内环作用是跟踪电压外环输 出的有功电流给定值 igd*以及设定的无功电流给 定值 igq*，从而实现电流的快速控制。有功功率和
带有滤波电容电流补偿的风电并网逆变器 控制
曹凯 姜建国 赵剑飞
(电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学电气工程系) 上海 200240) 摘要 分析了并网逆变器的控制策略，采用电网电压矢量定向和 d, q 轴电流闭环控 制实现有功功率和无功功率的解耦控制。重点对输出滤波电容对并网电流相位的影响进 行了分析，并对此提出了一种采用滤波电容电流补偿的方法。对比仿真结果表明，该补 偿方法很好地消除了电网电压和并网电流的相位差。理论分析与仿真结果表明，带有滤 波电容电流补偿的并网逆变器能够快速实现功率解耦控制，具有良好的动静态性能。 关键词：风力发电 并网逆变器 电网电压矢量定向 d，q 电流闭环控制 电容电流补 偿 中图分类号：
由图 5(a)知，未加滤波电容电流补偿的并网电 压与电流相位不重合，说明按照单电感方式内环被 控量为并网电流 ig 来进行控制会产生误差。而图 5(b)带滤波电容电流补偿的并网电压电流相位重 合，运行在单位功率因数状态。可见，该补偿方法 正确有效。 4.2 系统仿真
为了验证带有滤波电容电流补偿的并网逆变 器对 d，q 轴电流分量控制的有效性，在 Matlab/Simulink 环境下进行了仿真。仿真参数为： 电网相电压有效值 220 V，频率 50Hz，并网逆变 器滤波电感 2.3mH，滤波电容 15μF，直流侧参考 电压 750V。
(a) d，q 轴电流分量 (a) d, q- axis current
(b) 电网电压电流 (b) Grid voltage and current 图 7 igq*=0A 系统仿真波形 Fig.7 System simulation when igq*=0A
由图 6，图 7 可见，带有滤波电容电流补偿的 并网逆变器对 d，q 轴电流分量解耦控制快速有效， d 轴电流控制逆变器的有功功率，q 轴电流控制逆 变器的无功功率，实现了功率因数任意可调。
5 结语
本文采用电网电压矢量定向和 d, q 轴电流闭 环控制实现有功功率和无功功率的解耦控制，重点 对滤波电容对并网电流的影响进行了分析，并提出 了相应的补偿方法。仿真结果表明，该方法正确有 效，系统能够快速实现有功功率和无功功率的解耦 控制，可以工作在任意功率因数状态。
参考文献
[1] 叶航冶. 风力发电机组控制技术[M].北京.机械工 业出版社,2002
400 300 200 100
0 -100 -200 -300
-4000
Ea
20
15
Ia
10
5
0
-5
-10
-15
-20
0.1
0.2 t / s 0.3
0.4
0.5
(b) 电网电压电流
(b) Grid voltage and current 图 6 igq*=10A 系统仿真波形 Fig.6 System simulation when igq*=10A
（2）设定无功电流给定值 igq*=0A，观察 d， q 轴电流分量和电网电压电流。仿真结果如图 7 所 示。
(b) 带补偿的并网电压电流
(b) Grid voltage and current with compensation 图 5 对比仿真结果
Fig.5 Results of comparative simulations
[3] 赵仁德,王永军,张加胜. 直驱永磁同步风力发电系 统最大功率追踪控制[J].中国电机工程学 报,2009,29(27):109
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ud*c
u dc
igd* icd ild*
igq*
icq
ilq*
图 4 滤波电容电流补偿
Fig.4 Current compensation in filter capacitor
Ea / V Ia / A
由图（2）可知，电压外环得到的电流为并网 电流 ig，因此结合图（3）可知，需要在并网电流 的基础上叠加电容电流 ic，从而得到内环真正所需 的被控量 il，如图（4）所示。
θ 制电压分量 Usd，Usq，结合电网电压矢量相位角 g
和直流电压 Udc，经电压空间矢量调制得到逆变器 PWM 驱动信号。
cmp1 = ed − ωg L ilq cmp2 = ωg L ild
图 2 并网逆变器控制系统原理图 Fig.2 The schematic diagram of grid connected inverter
(a) 未加补偿的并网电压电流 (a) Grid voltage and current without compensation
（1）设定无功电流给定值 igq*=10A，观察 d， q 轴电流分量和电网电压电流。仿真结果如图 6 所 示。
(a) d，q 轴电流分量
(a) d, q- axis current
Key words: Wind power, grid connected inverter, grid voltage vector oriented, d,q- axis current close-loop control, compensation in filter capacitor
1 引言
无功功率的计算公式由式（2）给出[6]。由于电网
电压定向于 d 轴，所以 egq=0，可以发现，控制 d， q 轴电流分量即可达到对有功功率和无功功率的 解耦控制。
⎧Pg = egd *igd +egq*igq = egd *igd
⎨ ⎩ Qg
=
egd
*igq
−
egq
*igd
=
egd
*igq
（2）
由式（1）可知，d，q 轴电流受耦合电压-ωgLilq， ωgLild 和 egd 的影响，因此需要加入交叉耦合电压 补偿项 cmp1，cmp2，才可得到最终的 d，q 轴控
4 仿真结果与分析
4.1 滤波电容电流补偿的仿真 为了验证所提补偿方法的正确性，在 Matlab
/Simulink 环境下进行了仿真。设定无功电流给定 值 igq*为 0A，使逆变器工作在单位功率因数状态。 作为对比，分别对未加滤波电容电流补偿和带有补 偿的并网电压和并网电流进行了仿真。图 5 为仿真 结果：
grid[J]. IEEE Trans on Energy Conversion, 2006, 21(1):132 [5] 杨勇,阮毅,任志斌等. 直驱式风力发电系统中的并 网逆变器[J].电网技术,2009,33(17):158-159 [6] 姚骏,廖勇,翟兴鸿等. 直驱永磁同步风力发电机的 最佳风能跟踪控制[J].电网技术,2008,32(10):13 [7] 杨勇,阮毅,汤燕燕等. 风力发电系统中并网逆变器 并联运行环流分析[J].高电压技术,2009,35(8):2013 [8] Chen Z,Spooner E. Grid power quality with variable speed wind turbines[J]. IEEE Trans on Energy Conversion, 2001, 16(2):150-154 [9] 张彦,赵义术,余蜜等. 光伏并网逆变器电流控制技 术研究[J].电力电子技术,2009,43(5):29-30 [10] 徐锋,王辉,杨韬仪.兆瓦级永磁直驱风力发电机组 变流技术[J].电力自动化设备,2007,27(7):58-61
control system
3 滤波电容电流补偿
3.1 滤波电容对并网电流的影响 通常在要求不高的场合中，一般会忽略掉滤波
电容，直接按照单电感滤波的方式去控制[5]，即认 为并网电流 ig 与电感电流 il 相等。但由于滤波电容 的存在，其上的电容电流 ic 会导致 il 与 ig 不再保持 相等的关系[9]。以电网电压为基准，可做出这三个 电流的向量图，如图 3 所示：
il ic
ig
eg
图 3 并网输出电流向量图
Fig.3 The vector diagram of grid current
由图可知，il 与 ig 在幅值和相位上存在明显 的偏差。且由式（1）可知，在实际的电流内环控 制中的被控量为电感电流 il，若仍然按照单电感方 式内环被控量为并网电流 ig 来进行控制，必然会 产生误差。 3.2 滤波电容电流补偿
−ωg
* L *ilq
+
egd
(1)
⎪⎪⎩Usq
=
Rg
* ilq+来自L*dilq dt
+
ωg
*
L *ild
式中，Rg 和 L 为网侧逆变器进线电抗器电阻 和电感；iLd，iLq 分别为电抗器电流的 d，q 轴分量； Usd，Usq 为别为逆变器的 d，q 轴电压分量；ωg 为 电网同步电角速度，egd 为电网电压的 d 轴分量。
2 风电并网逆变器控制原理
2.1 并网逆变器的数学模型
图 1 为并网逆变器主电路原理图，ea，eb，ec 为三相电网电压。将电网电压矢量定向在 d 轴上， 则电网电压在 q 轴上投影为 0。并网逆变器在 d-q 坐标系下的数学模型公式参考文献[4]可得：