LCL并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)及建模與仿真分析案例綜述第1章LCL并網(wǎng)逆變器本文提出了以LCL濾波器為基礎(chǔ)的逆變器操控系統(tǒng)主電路。這里面，表示相應(yīng)的穩(wěn)定直流電源，它的主要供給來(lái)源為光伏電池、燃料電池以及蓄電池等。UVXY中采用的逆變橋開(kāi)關(guān)管數(shù)量為4，為逆變器側(cè)電感，為電網(wǎng)側(cè)電感，為交流側(cè)濾波電容，表示逆變器側(cè)電感電流，和分別表示電容電流和電壓，表示并網(wǎng)電流，表示了逆變裝置的橋臂側(cè)電壓，表示了具體的功率耦合點(diǎn)（thepointofcommoncoupling,PCC）電壓，Z負(fù)載表示相應(yīng)的本地負(fù)載，Z線路代表供電網(wǎng)絡(luò)至PCC之間的線路阻抗。圖5-1單相LCL并網(wǎng)逆變器原理圖此項(xiàng)策略實(shí)施過(guò)程中，將圍繞著逆變器并網(wǎng)電流展開(kāi)，利用對(duì)逆變器并網(wǎng)電流的操控，能夠確保逆變器采用單位功率因數(shù)完成相應(yīng)的供電網(wǎng)絡(luò)輸出操作，或者實(shí)現(xiàn)供電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功補(bǔ)償操作。逆變器整體的輸出特征以電流源為主。而單環(huán)并網(wǎng)電流操控型策略屬于一種欠阻尼現(xiàn)象較為嚴(yán)重的系統(tǒng)，諧振尖峰的出現(xiàn)容易造成電流波形畸變的情況，倘若選擇極具代表性的P、PI或是PID調(diào)節(jié)器，則該閉環(huán)系統(tǒng)將始終處于不穩(wěn)定狀態(tài)[34]，重復(fù)控制的不足表現(xiàn)為會(huì)出現(xiàn)動(dòng)態(tài)響應(yīng)較弱的情況，對(duì)于比例加諧振控制（PR）而言，就是將一定頻率的電流控制回路增益引入到其中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)基波誤差以及諧波分量的遏制，然而因?yàn)轭l次漂移造成的影響以及操控系統(tǒng)帶寬的約束，此策略基本上是以控制器為主，文中不再進(jìn)行贅述，主要簡(jiǎn)單地闡述了一個(gè)以控制架構(gòu)為主的單環(huán)分裂電容法[35]，具體顯示為圖5-2。圖5-2單相LCL并網(wǎng)逆變器原理圖反饋電流與逆變器橋臂側(cè)電壓之間的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為(5-1)式中，；；；。采用分裂電容法，將LCL拆分成LCCL，設(shè)計(jì)、的值使其滿足，從而使控制系統(tǒng)由三階系統(tǒng)降為一階系統(tǒng)，見(jiàn)式（5-2）。（5-2）該方法大大簡(jiǎn)化了控制器設(shè)計(jì)，可以在很大程度上增強(qiáng)閉環(huán)控制系統(tǒng)帶寬，同時(shí)清除諧振效應(yīng)，不足之處表現(xiàn)為參數(shù)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)太高，極易被供電網(wǎng)絡(luò)側(cè)電感所影響，同時(shí)在電容分裂法內(nèi)所設(shè)置的操控目標(biāo)并不是并網(wǎng)電流，從到之間形成的傳遞函數(shù)于諧振頻率位置仍然會(huì)產(chǎn)生諧振尖峰，詳情顯示為式（5-3），最后得出的輸出量也就是并網(wǎng)電流形成諧振的概率較大。（5-3）2并網(wǎng)逆變器的建模與仿真2.1LCL單相逆變器數(shù)字模型（6-1）式（6-1）中：電感，與電容構(gòu)成單向輸出LCL濾波器；用恒壓電壓源來(lái)表示電網(wǎng)；為直流側(cè)電壓。為L(zhǎng)CL濾波器的等效串聯(lián)電阻；為流經(jīng)的電流；為流經(jīng)的電流；為電容的電壓；為電網(wǎng)電壓；代表了逆變橋輸出電壓。通過(guò)式（6-1）能夠得出LCL濾波裝置的等效傳遞結(jié)構(gòu)圖，具體顯示為圖6-1。++++－－－圖6-1LCL濾波器等效傳遞框圖內(nèi)環(huán)控制外環(huán)控制雙環(huán)校正控制策略?？刂平Y(jié)構(gòu)框圖如圖所示。圖示中表示內(nèi)環(huán)滯后控制器；表示外環(huán)超前控制器。內(nèi)環(huán)控制外環(huán)控制圖6-2雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)框圖2.2基礎(chǔ)電路2.2.1基于simulink的SPWM單相逆變電路建模輸入載波,三角波頻率100kHz，正弦脈寬調(diào)制深度為0.95，頻率為2*pi*50?？梢园l(fā)現(xiàn)，正弦調(diào)制波高于載波輸出高電平，脈寬隨正弦波幅值增大而增大，幅值達(dá)到最小值，脈寬最小。圖6-3調(diào)制波電路用四個(gè)MOS管組成逆變橋。正弦脈寬調(diào)制信號(hào)作為逆變橋第一個(gè)橋臂的上管信號(hào)和第二個(gè)橋臂的下管信號(hào)，取反后作為第二個(gè)橋臂的下管信號(hào)和第二個(gè)橋臂的上管信號(hào)。而后加入負(fù)載和濾波器，形成如圖6-4解調(diào)器，運(yùn)行可觀測(cè)到如圖6-5正弦波。圖6-4解調(diào)器電路圖6-5輸出波形若此時(shí)正弦波不平滑，則需采取以下方法進(jìn)行改善：①提高開(kāi)關(guān)頻率=2\*GB3②增加電感。因?yàn)殡姼兄翟酱?，體積越大，所以一般我們采取方法一。第3章并網(wǎng)控制的逆變器進(jìn)行仿真調(diào)試3.1仿真的結(jié)果及分析圖7-1網(wǎng)測(cè)電流由圖7-1可知，逆變器網(wǎng)側(cè)電流周期為0.2s，輸出波形類似于正弦信號(hào)，峰值為30。濾波電感越大效果越好。圖7-2控制信號(hào)由上圖所示，網(wǎng)側(cè)電壓經(jīng)過(guò)鎖相環(huán)鎖出相位后乘以正弦值，然后乘以并網(wǎng)電流峰值，使電網(wǎng)電流和電壓相位同步，和網(wǎng)測(cè)電流反饋?zhàn)稣`差后，經(jīng)過(guò)PID控制端口與電容并聯(lián)電阻5歐姆的有緣阻尼系數(shù)的電容電流做誤差計(jì)算后限幅，作為SPWM模塊的輸入控制信號(hào)。圖7-3逆變方波電壓高電平信號(hào)作為逆變橋第一個(gè)橋臂的上管信號(hào)和第二個(gè)橋臂的下管信號(hào)，取反后作為第二個(gè)橋臂的下管信號(hào)和第二個(gè)橋臂的上管信號(hào)。圖7-4并網(wǎng)電流電壓由圖可以看出，311V的并網(wǎng)電壓和30A的并