数字控制时LCL型并网逆变器频域特性分析.pdf

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1、第49卷第6期电力电子技术Vo1．49，No．62015年6月PowerElectronicsJuBe2O15数字控制时LCL型并网逆变器频域特性分析鲍陈磊，章建峰，房玲，杨晟飞(中国船舶重工集团公司第704研究所，上海200031)摘要：电容电流反馈有源阻尼是实现LCL型并网逆变器谐振峰阻尼的一种有效方法。在此通过控制框图等效变换，揭示了采用数字控制时，由于控制延时的影响，系统实际谐振峰的频率将会改变，且系统环路增益中可能会存在2个右半平面极点。在此利用Nyquist定理，提出通过校验系统相位裕度、LCL谐振频率和1／6采样频率处的幅值裕度来判断系统稳定性，并可用于闭环参

2、数的设计。在实验室搭建了一台6kW的原理样机，实验结果验证了分析结果的正确性。关键词：并网逆变器；控制器设计：数字控制中图分类号：TM464文献标识码：A文章编号：1000—100X(2015)06—0087—04FrequencyDomainCharacteristicsAnalysisoftheLCL·typeGrid-connectedInverterWithDigitalControlBAOChen—lei，ZHANGJian—feng，FANGLing，YANGSheng-fei(CSIC704ResearchInstitute，Shanghai200031，Ch

3、ina)Abstract：ThecapacitorcurrentfeedbackactivedampingisanefectivewaytodamptheresonancecausedbytheLCLfilterinsrid．connectedinverter．Bytheequivalenttransformationofinverter’Smode1．itisprovedtllatbecauseoftheefectofthecontroldelay，theactualresonancefrequencymoves，andtheremaybetworight—halfhan

4、dpolesintheloopgain．Thispaperpointsoutthatthesystemstabilitymarsincanbedescribedasthephasemarginandgainmay-SinsattheresonancefrequencyoftheLCLfilterandone—sixthofthesamplingfrequencyviaNyquisttheory．Thatcanalsohelptodesignthecontrollerp~ametem．Theanalysisresultsareverifiedbytheexperimentfr

5、oma6kWprototype．Keywords：gTid—connectedinverter；controllerdesign；digitalcontrol1引言波器谐振尖峰的阻尼，该方法被称为有源阻尼法。文献[5]基于模型等效变换揭示了基于状态变量反并网逆变器起着将分布式电源【t】的电能转换馈的有源阻尼法和无源阻尼法间的关系。其中电为电网可接受的交流电能的作用。为抑制逆变器容电流比例反馈有源阻尼和电容并联电阻无源阻的高频开关谐波。需在并网逆变器和电网间加入滤尼是等价的，已被广泛采用【。波器。相较单L滤波器，采用LCL滤波器可有效减DSP控制因其相对于模拟控制具有更好的灵

6、小滤波器体积和重量，降低系统成本【。然而，LCL活性和可扩展性．成为逆变器采用的主要控制手滤波器的频率响应在谐振频率处存在谐振尖峰．段。在此采用频域分析方法，首先建立DSP控制同时相位会发生一180。跳变．若不对此谐振尖峰进时采用电容电流反馈有源阻尼的LCL型并网逆行有效阻尼，并网逆变器输出电流可能出现振荡，变器的数学模型。并利用Nyquist稳定性判据给出系统甚至不稳定【。抑制滤波器谐振尖峰最直接有系统的稳定性约束条件。分析采样频率对系统特效的方法是在滤波器中加入电阻(无源阻尼法)。滤波性的影响：最后给出实例和实验结果。在此提出的电容串联电阻法简单且损耗较小。已得到广泛应

7、分析结果同时适用于模拟控制及采用无源阻尼时用，但会消弱滤波器对开关谐波的衰减能力【4]。滤并网变换器控制参数的设计，并可扩展到整流器、波电容并联电阻法对低频和高频段的滤波器特性APF及三相并网逆变器等其他类似系统分析。影响很小，但电阻损耗较大。采用控制方法实现滤2LCL型并网逆变器的数学模型图1为DSP控制时LCL型单相并网逆变器。定稿日期：2015一O1—15作者简介：鲍陈磊(1987一)，男，浙江舟山人，硕士研究生，滤波器侧电感厶，滤波电容C和网侧电感构成研究方向为功率电子变换技术。LCL滤波器，忽略滤波电感电