lcl逆变器的控制策略

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LCL型并网逆变器因具有优越的高频谐波抑制能力而受到广泛重视，在光伏、储能等并网中应用较多。并网逆变器采用LCL滤波器，具有更优的高频谐波衰减性，滤波效果更佳。本次主要对单相和三相LCL逆变拓扑模型进行讲解。

LCL并网逆变器的拓扑结构如下图所示，其中idc为直流侧电流，Udc两端为直流侧母线电压，L1，L2，C组成三阶LCL滤波器，r1为电感L1等效阻抗，r2为电感L2等效阻抗，Us/Ug为电网电压。控制说明 LCL型并网逆变器的电流控制策略可分逆变器侧电感电流控制的间接电流控制策略、直接电流控制策略和两者混合控制的策略。而针对并网逆变器LCL滤波器的高频谐振问题，常采用无源阻尼控制和有源阻尼控制两种方法抑制。

无源阻尼控制有滤波器电感或电容支路串联或并联电阻四种，它实现简单，不需要额外的控制环节，但是会额外增加系统的功率损耗。有源阻尼控制主要包括虚拟电阻法、在前向通道中添加陷波滤波器、分裂电容法、零极点配置法以及电容电流补偿法等。有源阻尼法的优点是在不增加系统损耗、不影响滤波器对高频谐波的抑制能力下，通过控制算法有效抑制谐振尖峰。

本模型中采用无源阻尼通用双闭环控制，外环为电网电流控制（一般

重复控制算法研究

重复控制是一个将过去的控制偏差叠加到当前偏差上，以提高系统跟踪精度和改善品质的控制策略。该方法不仅适用于周期性输入信号的跟踪，还能抑制周期性干扰。

在设计中，一般期望重复控制在高频段的增益减小，为此常在重复控制中加入低通滤波器，以降低高频噪声的影响。

重复控制是内模原理的一种应用，通过在控制系统中加入与外部信号动态模型相似的内部模型，实现无静差跟踪。重复控制的核心理论基于周期性信号的数学模型，如单一频率正弦波。在数字实现中，重复控制内模通过离散化方式简化。

重复控制在单相和三相系统中的应用包括交流逆变电源和PWM整流器。通过引入电流内环或前馈，重复控制可以提高系统的动态响应和稳定性，降低谐振峰值。

重复控制策略包括基本原理、改进型重复控制、数字实现、补偿器设计、电流内环控制等。基于内模原理的重复控制器通过延迟一个周期后对误差信号进行调节，实现系统的无静差跟踪。

在分布式发电系统中，基于LCL的逆变器采用改进重复控制（IRC）和有源阻尼方法（GCFAD）进行电流控制。IRC通过增加内模改进环节，实现对高次谐波的更好抑制效果，同时降低系统成本。

综上所述，重复控制作为内模原理的应用，通过加入低通滤波器和内模环节，提高系统跟踪精度和抗干扰能力，适用于多种控制应用，特别是周期性信号的跟踪和抑制。

逆变器滤波器设计研究（LCLLC滤波器*****）

前言

提出一种新型的LCLLC滤波器及其参数设计方法，以解决传统LLCL滤波器在二倍及其以上倍数开关频率电流谐波衰减速率低的问题。所提滤波器不仅具备旁路开关频率谐波电流、减小电网电流谐波的能力，还具有较强的参数鲁棒性。

传统的LLCL并网逆变器输出滤波器

优点：串联谐振支路可以旁路开关频率谐波电流，减小电网电流谐波。

缺点：对二倍及其以上倍数开关频率的电流谐波衰减速率低，转折储幅频特性不陡峭。

新型的LCLLC滤波器

优点：不仅旁路开关频率谐波电流、减小电网电流谐波，还对二倍及其以上倍数开关频率的电流谐波衰减快。

滤波器设计现状

随着逆变器的发展和电能质量要求提高，滤波器研究成为热点。LCL滤波器以其体积小、成本低、高频电流谐波衰减度高而广泛应用。然而，若要满足电网对高次谐波的要求，通常需要加大滤波器参数，增加逆变器成本。为此，业界提出LLCL型并网滤波器拓扑，通过增加LC串联谐振支路旁路开关频率谐波电流，大幅减小并网电流中的开关频率谐波。相较于传统LCL滤波器，LLCL滤波器在成本方面可忽略不计，但滤波性能有所提升，具有广阔的应用前景。

LLCL滤波器及其特性研究

LLCL滤波器在串联谐振支路旁路逆变器开关频率谐波电流方面表现良好，但在高频段谐波衰减速率仅为-20 dB/十倍频程，导致其二倍开关频率电流谐波衰减度不够，难以满足电网标准要求。

LCLLC滤波器LCLLC滤波器提出

为满足电网标准对高次谐波的要求，提出LCLLC滤波器，结合LCL滤波器和串联谐振支路的优点，保留了旁路开关频率谐波电流的优点，同时克服了LLCL滤波器高频衰减速率低的缺点。LCLLC滤波器在开关频率处有一个负的谐振峰，有效滤除一次开关频率处谐波，高频段谐波衰减速率高达-60 dB/十倍频程。

滤波器对比研究

通过仿真和实验对比了LCL、LLCL和LCLLC三种滤波器，结果表明LCLLC滤波器在满足电网标准要求的开关频率及其整数倍频率谐波幅值方面表现最优，同时具有较好的滤波性能和参数鲁棒性。

实验验证

搭建5 kW三相并网逆变器实验样机，分别测试了使用LCL、LLCL和LCLLC滤波器的情况，结果证实LCLLC滤波器在满足电网标准要求的同时，具有最佳的滤波效果和参数鲁棒性。

带通滤波器和陷波器的设计及作用

带通滤波器在数字电源控制领域发挥关键作用，尤其在三相LCL逆变器谐振抑制控制与有源滤波器基波频率提取中。通过提取特定频率范围内的信号，带通滤波器能够实现精确控制。其传递函数为公式(1)，其中，[公式]代表中心频率，即目标通过的频率中心点，B表示带宽比，是相对于中心频率的比例。例如，[公式] [公式]设定中心频率为50Hz，带宽为50*0.2=10Hz，以此实现带通效果。

通过绘制伯德图，直观展示带通滤波器的频率响应特性，仅在中心频率附近有显著增益，其他频率则被抑制。Matlab编程实现带通滤波器功能，Simulink仿真验证其性能。

与之相关的限波器传递函数为公式(2)，在特定频率（如50Hz）附近有极低增益，有效实现对该频率的抑制作用。Matlab绘制伯德图，展示限波器对目标频率的抑制能力。

附录A提供二阶滤波器的标准传递函数，确保设计的滤波器符合预期性能指标。如有版权问题，请及时联系我们，以便进行修改或删除。

单相小功率逆变器拓扑

单相小功率逆变器拓扑优化及关键技术

小功率逆变器的高效、低漏电流及抑制共模电流成为关键。H4拓扑存在漏电流问题，H5、H6拓扑及双Buck拓扑有效解决，同时SUNGROW公司持续优化，以满足低压电网指令、支持无功调节。逆变器产生共模电流影响系统安全与效率，共模电流源于寄生电容与开关管动作。通过抑制共模电压频率或维持不变，可有效控制共模电流。

H6拓扑采用单极性SPWM调制，高频输出波形经LC滤波后连接市电，通过采样BUS电压、市电电压和电感电流控制输出电流相位，满足法规要求。驱动波形中，高频开关管在市电正半轴同步高频驱动，低频开关管在负半轴低频驱动，以减少损耗、提高效率。选用功率开关管时需综合考虑开关频率、电流峰值、电压峰值等参数，确保稳定性与效率。二极管主要在开关管关断时提供续流通路，其峰值电流、反向电压需与系统匹配。滤波电感、滤波电容的选择需考虑滤波性能与成本。H6拓扑在抑制共模电流、提高效率方面表现良好，但驱动电路的复杂性与成本增加成为考量点。

传统并网逆变器输出滤波器有L、LC、LCL三种形式，性能及适用场合不同。L滤波器结构简单，适用于小功率场合，但高频衰减特性较差；LC滤波器适用于并网/独立双模式逆变器，能有效衰减输出电压的高频谐波；LCL滤波器则适用于中大功率场合，高频衰减效果显著，且在低开关频率和较小电感情况下也能满足电流谐波衰减要求。

双极性SPWM控制方式相较于单极性SPWM，拥有更低的电感电流纹波，减小EMI干扰，不存在共模漏电流问题，且不易产生过零点畸变。逆变器控制策略与功率调节紧密相关，通过电压控制器与电流控制器的配合，实现输出功率动态调整。优化直流母线电压的二倍频成分，采用低通滤波器或数字滤波方式，可有效减少并网电流中的三次谐波含量，提升电能质量。

综上所述，单相小功率逆变器拓扑优化需关注高效抑制漏电流、共模电流及提升输出电能质量，通过合理选择拓扑结构、关键元器件及控制策略，以适应不同应用环境及需求。

基于准PR控制的LCL三相并网逆变器仿真模型（Simulink仿真实现）

基于准PR控制的LCL三相并网逆变器仿真模型，利用Simulink进行实现。该逆变器在电力电子领域具有高效性、高功率密度和可编程性强的特性，广泛应用于可再生能源、电动汽车等领域。

构建电力系统模型时，需包含直流电源、LCL三相并网逆变器、输出滤波器和电网。在逆变器中，需建立准PR控制器模型，实现对输出电压和电流的控制。模型建立需考虑电感值、电容值、阻值等参数的精确性，仿真中应实时监控和记录数据，分析和验证结果，并对仿真结果进行优化和调整，以满足实际应用需求。

运行结果方面，通过Simulink仿真，模型运行稳定，输出符合预期，验证了准PR控制在LCL三相并网逆变器中的有效性。

参考文献中提及的相关研究，有助于理解准PR控制在LCL三相并网逆变器中的应用及分析方法。如有引用或借鉴，会注明出处，并保持内容的准确性。

具体Simulink仿真实现步骤及详细讲解将在后续文档中提供，以满足对准PR控制在LCL三相并网逆变器仿真模型构建和运行细节的深入理解需求。

逆变器滤波器设计（变频器输出滤波）

LC滤波器，一种由串联电抗L和并联电容C构成的正弦波滤波器，常在电流源逆变器中应用。若电网较强，LC滤波器可能会为电网注入开关次谐波，但若电网较弱，系统阻抗较大时，LC滤波器的使用仍无问题。然而，LC滤波器存在两个谐振点，若控制参数设计不当，可能导致谐振现象。为解决此问题，通常在电容C上串接一个电阻。若不串接电阻，需要检测电容电流，并使用虚拟阻抗的方法实现反馈。

相比之下，电压源逆变器通常不与电网连接，而直接向负载供电，如UPS。在此场景下，电压纹波系数应小于一定值，以确保负载能承受，因此使用LC滤波器即可。然而，电压源逆变器使用LCL滤波器也是可行的。

在变频器的应用中，输出PWM电压波形、IGBT特性和电缆长度等因素，可能对电动机绝缘造成损伤。正弦波滤波器的引入，能有效解决这一问题，通过将PWM电压波形转换为正弦波，减少过冲电压，从而保护电动机绝缘。本文详细阐述了正弦波滤波器的工作原理，并提供了应用案例。变频器在现代工业生产中，因其出色的调速性能、节能降损和提高生产率与产品质量，已经成为不可或缺的设备。

变频器在运行过程中，输出的PWM电压波形和电缆长度等因素可能导致电动机绝缘损伤。具体表现为电动机绝缘的频繁击穿和损害电动机轴承。这主要是由于变频器输出的电压波形在电动机端产生过高的电压。正弦波滤波器通过将PWM波形转换为正弦波，消除过冲电压，进而避免对电动机绝缘的损伤。本文分析了损伤电动机绝缘的原因，并提供了有效的解决方案，强调了正弦波滤波器在保护电动机绝缘中的重要作用。

正弦波滤波器的设计基于LC滤波器原理，由串联电抗L和并联电容C构成。其工作原理是通过控制滤波器的截止频率f，实现对PWM波形中谐波的滤除，使输出电压近似为正弦波。通过仿真波形，可以直观地观察到滤波器的效果。在设计正弦波滤波器参数时，需要精确匹配电抗和电容值，以满足滤波要求并降低成本。以额定功率315kW、功率因数0.8的电动机为例，设计时需要考虑电流余量、压降以及电容值与变频器载波频率的关系，以确保滤波器的正常工作和电动机的稳定运行。

为什么逆变器双环控制电压环输出是电流,电流环输出是电压?

研究并网逆变器的控制技术，理解其电压环与电流环输出的本质，需关注这两本书的内容。

并网逆变器作为可再生能源与电网间的桥梁，其控制技术至关重要。本书系统介绍并网逆变器的基础理论与控制策略，详细构建数学模型，分析控制方法。针对电能质量问题，提出定制补偿控制技术；针对多台逆变器协同运行，设计协调控制技术；针对电网惯性缺失，实现虚拟同步发电机控制；面对谐波谐振问题，重塑输出阻抗。

LCL型并网逆变器的控制技术是另一重点。书本涵盖LCL滤波器设计、磁集成和阻尼方法，特别针对电容电流反馈有源阻尼的LCL型逆变器，提出设计方法以抑制电网电压对并网电流的影响。对于数字控制LCL型逆变器，揭示控制延时影响，并提出闭环参数设计方法。

深入掌握这两本书的知识，将使逆变器控制设计能力全面提升，应对各种技术挑战。

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