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单相LCL型并网逆变器电容电流反馈有源阻尼控制实现

        其实这是一个单相双向变流器仿真,该仿真用于学习某些理论知识,用于形成完整的电力电子领域自动控理论的认识,不具备实用价值,只具备参考学习价值,而且还不一定正确。

        单相双向变流器的意思是:输入为220VAC、50Hz电网电压,输出是某个电压值的升压后的直流电压,在直流负载耗电时,变流器工作在单位功率因数整流状态,稳定母线电压,泵升母线电压,控制网测电流正弦化,控制网测电流同步电网电压;在在负载处于发电状态时,变流器工作于逆变并网状态,稳定母线电压,将大于母线电压对应的能量回馈到电网上面去。

        单相双向LCL型变流器主电路拓扑如图1所示.

单相LCL型并网逆变器电容电流反馈有源阻尼控制实现

                                                      图1    单相双向LCL型变流器主电路拓扑

主要用到的技术点有:

1、对控制对象LCL建模,形成控制对象的传递函数模型G(s);

2、构成母线电压,网测电流双闭环反馈控制。

3、使用电容电流反馈有源阻尼算法,消除LCL谐振点处的电流谐振

4、使用陷波滤波器滤除母线反馈电压中的100Hz脉动电压,进而消除电压环输出指令电流中的150Hz指令,从而消除相电流中的电流偏头现象。

5、电压环指令是直流电压,控制器可采用PI控制器。

6、电流环的指令是交流电流,控制器采用PR控制器比较好。

7、锁相环使用了基于广义二阶积分器的单同步旋转坐标系的PI控制,实现电网相位的准确跟踪。

8、引入电压前馈算法。

      单相双向LCL型变流器双闭环控制如下图2所示。

单相LCL型并网逆变器电容电流反馈有源阻尼控制实现

                                                            图2  单相双向LCL型变流器双闭环控制

       单相整流,母线存在100Hz的波动,这是单相整流的固有属性,很难从根本上消除。

       仿真波形如图3所示。

单相LCL型并网逆变器电容电流反馈有源阻尼控制实现

                                                                  图3 单相双向LCL型变流器相关波形图

        其中黄色为母线电压,桃红色为电网电压,浅蓝色为电网电流。

        在0-0.3s之间是整流状态,0.3到1s之间是逆变并网状态,两个状态之间依靠母线电压滞环宽度自动切换工作状态。

        当去掉陷波滤波器之后,仿真波形如图4所示:

单相LCL型并网逆变器电容电流反馈有源阻尼控制实现

                                                                      图4  无掉陷波滤波器的波形

可见电流波形变差。

如果不进行有源阻尼算法控制,仿真波形如下图所示,电流严重震荡发散。

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