优化线性控制：LCL滤波下复合功能并网逆变器的谐波补偿与稳定设计

本文主要探讨的是复合功能并网逆变器的线性最优控制技术在提高电能质量和系统稳定性方面的应用。在现代能源系统中，随着绿色可再生能源的普及和微电网的发展，复合功能并网逆变器因其灵活性和经济性成为了研究热点。这类逆变器通常集成了并网功率调节和有源滤波等功能，以更好地接纳分布式电源如光伏和风能，并确保电能质量。 文章首先介绍了复合功能并网逆变器的基本背景和分类，包括单相全桥/半桥、三相桥式和三相四桥臂拓扑。早期的研究集中在单相系统上的有源滤波，但受限于功率容量。为了扩大应用范围，研究者将复合功能扩展到了三相系统，如三相桥式逆变器复合有源滤波或静态无功补偿，以及三相四桥臂逆变器用于补偿不平衡电流。然而，这些拓扑对直流电压的需求较高，需要额外的DC/DC升压转换器。 针对这类逆变器，文章的核心贡献在于提出了一种基于线性二次型理论的最优控制策略，这一策略可以有效消除LCL滤波器固有的谐振问题，同时补偿PCC（公共连接点）处的谐波、无功和不平衡电流，从而提升电能质量。此外，为了增强系统的稳定性，文中还提出了与线性最优控制相配合的前馈控制算法，以及无锁相环补偿电流和功率跟踪电流生成算法。 仿真验证部分，文章使用了电磁暂态综合分析程序PSCAD/EMTDC，通过仿真结果证明了所提出的控制方法的有效性和正确性。这些研究成果对于优化分布式电源的接入、改善电网稳定性和电能质量具有重要意义，对电力自动化设备尤其是复合功能并网逆变器的设计和控制提供了新的理论支持和技术路线。