畸变电网下并网变流器的电流控制与谐振调节器设计

"本文主要探讨了在不平衡及畸变电网条件下，并网变流器的电流控制问题，重点介绍了采用比例多谐振调节器的控制策略。针对电网电压不平衡和低次谐波对并网变流器性能的影响，文章提出了一种结合直流电压外环和电流内环的双环控制结构，其中电流内环采用比例多谐振调节器，能够有效跟踪基波电流并抑制电网电压扰动。为解决含有LCL型滤波器的变流器在参数设计上的困难，基于离散域根轨迹分析方法，提出了比例多谐振调节器的参数设计方法，确保系统在滤波器频率和电网频率变化时保持良好的鲁棒性。实验结果在RT-LAB硬件在环平台上验证了该控制方法的有效性和参数设计的正确性。" 在当前的电力系统中，尤其是在新能源发电、大规模储能和柔性直流输电等应用领域，并网变流器扮演着关键角色。然而，由于不平衡负荷和非线性负载的普遍使用，电网环境常常出现不平衡和低次谐波，这会对变流器的输出质量产生负面影响。传统的控制方法，如增大无源滤波器电感或采用多重PI调节器，可能无法有效地抑制低次谐波和负序分量。 为了改善这种情况，文章提出了一种新的电流控制策略，即使用比例多谐振调节器。该调节器能够在特定频率上实现无限增益，从而精准跟踪基波电流并抑制谐波。在双环控制结构中，直流电压外环负责稳定直流侧电压，而电流内环则采用比例多谐振调节器，增强了对不平衡电网电压的适应能力。 针对含有LCL滤波器的变流器，设计合适的参数至关重要。文章通过离散域根轨迹分析，分析了谐振调节器参数对系统闭环极点的影响，以此设计出能确保系统鲁棒性的电流环控制参数。这种方法避免了复杂的坐标变换和精确的锁相技术，提高了控制精度和速度。 实验证明，这一比例多谐振调节器的电流控制方法在RT-LAB平台上表现出了良好的性能，证明了其在不平衡和畸变电网条件下的可行性和参数设计的准确性。相比其他如滑模控制、重复控制器等策略，本文提出的控制方法在抑制谐波、提升电流质量的同时，减少了不必要的控制复杂性和潜在的不稳定因素。