并网逆变器电流控制技术的研究

并网逆变器是新能源发电系统的重要组成部分。本文以单相全桥并网逆变器为研究对象,对并网电流控制技术进行了深入研究。 并网逆变器的输出滤波器有L、LC和LCL三种形式,通过对这三种滤波器的滤波性能进行对比发现,LCL滤波器高次谐波衰减效果显著,即使在低开关频率和较小的电感情况下也能满足电流谐波衰减要求。本文采用了LCL滤波器作为输出滤波器,并根据技术指标设计了滤波器参数。 LCL滤波器在谐振频率处存在幅值尖峰,对并网电流控制策略要求较高,采用典型的入网电流直接闭环控制的并网逆变系统是不稳定的。为了抑制谐振尖峰,改善系统稳定性,必须增加系统阻尼,LCL滤波并网逆变器的谐振阻尼控制策略可分为无源阻尼方案和有源阻尼方案。无源阻尼方案简单易于实现,但是,它增加了功耗,降低了滤波器的高次谐波衰减程度,而且系统稳定性较差。论文从系统稳定性、谐振抑制效果和入网电流相位控制三方面对逆变器输出电流反馈控制、分裂电容法电流控制与入网电流和电容电流双闭环控制这三种有源阻尼方法进行了对比分析,综合评估了各种控制策略的性能。研究结果表明,电流双闭环控制策略具有谐振抑制能力强,入网电流相位直接可控的优点,且系统稳定性也较好。文中对电流双闭环方案的谐振抑制原理和系统稳定条件进行了具体分析,并给出了闭环控制器的设计方法和外特性的改善措施。 为了验证本文理论分析的正确性,进行了并网逆变器的仿真研究。最后采用入网电流和电容电流双闭环控制进行了实验研究。实验结果表明,该控制策略能有效抑制谐振尖峰,实现高功率因数并网,系统具有优良的动静态性能。