LCL型三相并网逆变器状态空间模型和控制

河西学院 关虎昌

引言

由于电网对并网逆变器注入谐波的含量有着非常严格要求，必须采取一定措施对谐波进行抑制，需在并网逆变器和电网间串入L 滤波器，对于较小功率并网逆变器采用较高开关频率，可滤除并网逆变器输出的高次谐波成分，但对于较大功率并网逆变器采用较低的开关频率，在并网逆变器的输出侧产生谐波频率较低，在同样谐波标准要求下则需要体积较大的电感，导致系统的重量、体积和总成本增加，同时整个并网系统的动态性能急剧下降。为克服L 滤波器自身的缺陷，高阶LCL 滤波器具有总电感量小、成本低、抑制高频开关噪声高等优点，在电压型并网逆变器中成为主流。然而LCL 滤波器是一个三阶系统，根据LCL 传递函数的波特图可知在幅频特性高频段有谐振峰，相频特性有相位突变，这会对整个系统稳定和性能受到影响，对系统控制器设计提出更高的要求。

为抑制系统的谐振峰，大量文献提出一系列抑制谐振峰技术，从总体可以分为两类：一类采用无源阻尼技术，其实现方式较为简单，在LCL 性滤波器额外增加阻抗构成不同的阻尼结构来实现，但额外的电阻在高压大功率并网逆变器情况下会增加阻尼损耗、且还导致高频段对高次谐波的衰减能力下降；为克服无源阻尼技术的缺点，有源阻尼从虚拟电阻思想解决LCL 滤波器的谐振问题，不会造成额外的损耗，同时保证其高频特性不变。

文献[1]对LCL 滤波器有源阻尼控制机制研究，指出有源阻尼实质上是对系统谐振值附近对应的输出频率成分的反馈控制并解释了基于逆变器侧电感电流、滤波电容电流及其电压反馈控制的有源阻尼技术的本质；……