LCL濾波三電平并網(wǎng)逆變器有源阻尼控制

摘要：針對LCL濾波器在三電平光伏并網(wǎng)逆變器應用中的諧振和相位偏差問題，研究了基于電壓定向的虛擬電阻有源阻尼控制策略，提出通過反饋電容支路電流消除并網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓相位差的相位補償方法。實驗結果表明，該控制策略不僅能有效抑制電流諧振，而且能保證三電平并網(wǎng)逆變器在單位功率因數(shù)狀態(tài)運行。
關鍵詞：逆變器；三電平；有源阻尼；相位補償

1 引言
隨著能源枯竭和環(huán)境污染問題的曰益嚴峻，各國對綠色能源的渴求越來越緊迫，使得光伏并網(wǎng)系統(tǒng)得到了空前發(fā)展。并網(wǎng)逆變器作為連接電池板與電網(wǎng)的核心設備，不僅要完成直流到交流的電能轉換，而且要滿足各電網(wǎng)公司對并網(wǎng)電能質量提出的要求，其中對電流諧波分量及總諧波畸變率的規(guī)定相對嚴苛。然而，并網(wǎng)逆變器通常采用高頻PWM的電流源控制，會導致并網(wǎng)電流中含有高次諧波。由于LCL濾波器較L濾波器對高頻諧波有更好的衰減特性，因此在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中得到廣泛應用。

2 原理與設計
2．1 LCL濾波三電平并網(wǎng)逆變器
圖1為基于LCL濾波的二極管箝位型三電平并網(wǎng)逆變器拓撲結構。由于在橋臂相電壓中含有3個電平，故可輸出比傳統(tǒng)兩電平拓撲更平滑的線電壓波形，從而在相同濾波電感量下可得到諧波含量更小的并網(wǎng)電流。在三電平并網(wǎng)逆變器拓撲中，逆變橋通過LCL濾波器連接到電網(wǎng)，使高頻諧波分量衰減更快，進一步改善并網(wǎng)電流質量。

2．2 LCL濾波器有源阻尼控制
根據(jù)理論分析，可得網(wǎng)側電流與逆變器橋臂電壓函數(shù)關系的波特圖見圖2。LCL濾波器參數(shù)：Ls=1．5 mH，Lt=2 mH，C=25μF；L濾波器參數(shù)：L=3．5 mH。可見，LCL濾波器較L濾波器有更好的高頻衰減特性，但卻存在諧振問題，會使諧振點附近諧波含量增加，嚴重時將造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。