摘要
近年来，随着传统能源短缺情况的不断加剧，光伏等新型清洁能源的重要性日益得到凸显。随着电力电子器件高频化与数字处理信号技术的不断进步，数字控制已经广泛应用于LCL型并网逆变器。但是数字控制固有延时的存在，会对弱电网下的光伏并网逆变器安全稳定运行产生不良影响。此外，LCL滤波器作为一个三阶欠阻尼系统表现出固有的谐振峰，需要对其进行有效阻尼。以上两个问题，给LCL并网逆变器的谐振抑制带来巨大挑战。基于此，论文分别从优化阻尼控制结构与添加延时补偿环节两个角度出发，提出了两种改进策略。 从优化阻尼控制结构出发，论文首先对传统电容电流有源阻尼控制下并网逆变器数学模型进行分析，设计了不考虑电网阻抗时使系统稳定的控制参数，之后对弱电网条件下系统发生谐振的原因进行了详细的分析，分析表明：由于数字控制延时，等效虚拟阻抗在一定频率范围内会出现负阻尼，导致非最小相位系统。基于以上分析，论文提出了一种新型电容电压正反馈有源阻尼策略，由双线性正比例有源阻尼优化而来。即在电容电流和电容电压两端分别并联一个正反馈线性阻尼环节。在该控制策略下，正阻尼范围扩展到几乎整个奈奎斯特频率，确保了对电网阻抗宽范围变化的高鲁棒性。 其次，从延时补偿的角度出发，论文以系统的等效虚拟阻抗为研究对象，在奈奎斯特频率范围内推导了扩展系统有效阻尼区的基本补偿原理，并提出了一种基于负比例-积分环节的超前延时补偿策略，即在阻尼环节中加入负比例-积分超前补偿器，来抵消数字延时带来的负面影响。分析结果表明，该策略在理论上可以将正阻范围扩展到整个奈奎斯特频率，在电网阻抗宽范围变化时仍可使控制系统具有足够的稳定裕度，提高了并网逆变器的鲁棒性。 最后，论文采用MATLAB/Simulink软件进行仿真验证，采用实时数字控制器RTU-BOX204控制平台进行实验验证。仿真和实验结果与理论推导相互照应，验证了本文提出新型电容电压正反馈有源阻尼策略和负比例-积分环节的超前延时补偿策略的正确性与有效性。
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