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无源控制理论在LCL型并网逆变器中的应用

张林峰  
【摘要】:社会和科学技术的快速发展导致能源需求的显著增加。化石燃料耗及其造成的环境问题正迫使整个社会将注意力放在使用风能和太阳能等可再生能源上。太阳能和风能等分布式发电系统(DPGS)在全球范围内稳步增长。在DPGS中,基于LCL型滤波器的并网逆变器正在被广泛使用,其控制性能的优劣直接关系到入网的电能质量。无源控制理论作为一种基于全局稳定性控制策略,以其推导方法简单易于实现且具有较强的鲁棒性受到广泛关注。本文就无源控制在LCL型并网逆变器中的应用展开研究。首先,针对弱电网下的LCL型并网逆变器建立了其数学模型,在研究分析了电感电容的内阻和入网侧阻抗对滤波器固有特性的影响的基础上对并网逆变器进行了模型简化。在简化模型的基础上,进行了无源控制算法理论推导,得出了基于无源理论的传统控制策略,该控制策略能够实现控制系统的全局稳定性。针对传统无源控制策在LCL滤波器情况下无法提供足够的阻尼问题提出了基于电容电压误差反馈的有源阻尼策略并且引入PR控制器。经过比较和性能分析,所提出的改进无源控制策略不仅实现来控制系统的全局稳定性,为控制系统提供足够的阻尼还可实现入网电流零误差跟踪其给定。最后,通过搭建的Matlab/Simulink仿真模型和硬件实验平台对所提出的无源控制算法进行模拟仿真和实验验证。仿真和实验都验证了所提出的改进无源控制策略良好的控制效果。


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