LCL滤波的光伏并网逆变器阻尼影响因素分析
因此,采用无源阻尼效果更可靠,但阻尼电阻会产生较大损耗,尤其在大功率场合下。并且阻尼效果会受到电网因素的不利影响,下面进行具体分析。
3电网电感对阻尼作用的影响分析
3.1有源阻尼
采用电容电流反馈的有源阻尼时,将电网电感L纳入网侧滤波电感Lz,忽略图3中延迟和PWM的作用,则传递函数为:
式中:为传递函数的零点;为考虑电网电感后ICI滤波器的谐振频率。
为了便于描述阻尼的作用,定义有源阻尼系数。。对式(1)的分母进行化简得:
可见,随着L的增大,o也将增加。这表明,在L较大的弱电网条件下,阻尼作用会增强,因此在设计有源阻尼时,应考虑电网因素的作用。
3.2无源阻尼
采用与3.1节相同的方法,电容串联阻尼电阻后LCL滤波器的传递函数转化为:
式(6)表明,无源阻尼效果也会受到电网电感的影响,但与有源阻尼相反,随着L的增大,rn将减小。据此可知,设计阻尼电阻时,必须考虑电网电感的影响,适当增加阻尼电阻,而这又将导致损耗的进一步加大。
4有源阻尼与无源阻尼协同控制方法有源阻尼受到系统参数和控制器非理想因素的影响较大,而无源阻尼受这些影响较小,并且电网电感对有源阻尼起增强作用,对无源阻尼起削弱作用。因此,采用有源阻尼与无源阻尼相结合的协同控制方法,可以使二者互补达到较好的阻尼效果。该方法的控制框图如图5所示,它不仅在滤波电容上串联了阻尼电阻,而且将电容电流反馈至控制器形成双电流环控制。
此时可推导出LCL滤波器的传递函数为:
该混合阻尼系统总的阻尼系数为:
r包括2个部分,第1项表示无源阻尼的作用,第2项表示有源阻尼的作用,电网电感对二者作用效果相反,因而可以实现一定的自适应调节能力。设计阻尼控制时需要结合实际系统对阻尼电阻损耗以及控制系统参数的约束条件,对二者进行优化取值。本文设计的LCL滤波器混合阻尼系统参数为:D一0.057,D一0.043,Rd一0.5Q,忌一1.4。此设计的总阻尼系数随电网电感的变化如图6所示,与阻尼电阻取1.0n的纯无源阻尼相比,它受电网因素的影响很小。控制延迟为0~2个开关周期时混合阻尼系统的零极点图见附录A图A3,可见对于控制延迟其具有足够的稳定裕量。