三相LCL并网逆变器谐振分析与解耦控制策略

"三相LCL型并网逆变器的模型分析及解耦控制 (2014年)，作者：包献文，卓放，谭佩喧，发表于《西安交通大学学报》，第48卷第2期" 在电力电子领域，三相LCL型并网逆变器是一种常见的用于将可再生能源（如太阳能或风能）转换为电网可用交流电的设备。LCL滤波器由电感（L）、电容（C）和电感（L）组成，其目的是提高系统的滤波效果，减少电流谐波，并提高逆变器并网时的稳定性。 该研究首先在同步旋转坐标系（dq坐标系）下建立了三相LCL型并网逆变器的平均模型。在这个模型中，逆变器的输出电流被分解为直轴（d轴）和交轴（q轴）两个分量，这有助于分析系统动态行为。然而，由于LCL滤波器的特性，d轴和q轴之间存在耦合，导致系统存在谐振峰问题，这可能影响逆变器的稳定性和效率。 作者们深入探讨了阻尼电阻对系统谐振峰的影响。阻尼电阻通常被添加到LCL滤波器中以抑制谐振，但其效果取决于选择的阻值。通过分析，他们揭示了阻尼电阻如何改变谐振特性和系统动态响应的新特性。 针对传统单闭环控制方案无法在dq坐标系下实现D轴与Q轴解耦的问题，研究提出了一个创新的解耦控制策略。这个策略基于框图等效变换原理，通过逐步消除滤波器元件间的耦合项，将解耦项移至控制器之后，从而获得系统的总解耦表达式。这样，可以独立控制d轴（有功功率）和q轴（无功功率），实现更精确的功率调节。 仿真和实验结果证实，该解耦控制方法相比于传统的单闭环控制，能够有效地解决d轴和q轴之间的耦合问题，提高了系统的动态响应性能。这种独立控制有功和无功功率的能力对于确保新能源并网逆变器的稳定运行和精确功率管理至关重要，为实际应用提供了重要的理论和技术支持。 这项工作为三相LCL型并网逆变器的控制策略提供了新的见解，对于优化可再生能源并网系统的性能和稳定性具有重要意义。其解耦控制方法不仅适用于LCL型滤波器，也可能启发其他类型的并网逆变器设计和控制策略的改进。