基于LCL濾波的光伏逆變器網側電流單環控制

PMcut為截止頻率相角裕度，取PM1和PM2中的較小者為諧振頻率相角裕度PMres，其中θcut，θ1和θ2為系統在頻率點ωcut，ω1和ω2的相角。要使系統穩定即要使公式定義的兩個相角裕度都大于零，即公式給出了系統穩定區間的數學表達。圖2b給出系統中兩個相角裕度與延遲時間的關系，可見系統在0．65拍到1．5拍延遲時間內都穩定。

3．2 動穩態特性分析
延遲時間還會影響系統的動態和穩態特性。圖3示出不同延遲時間下系統的階躍響應和閉環增益。由圖3a可見，隨著延遲拍數增加，系統超調量明顯增加而調節時間縮短，且延遲0．75拍以后調節時間的變化已經很小。其中延遲0．65拍由于處于臨界穩定的狀態，調節時間遠大于延遲0．75拍和延遲1拍的系統。由圖3b可見，閉環幅值曲線上存在諧振峰，諧振峰大小反應了系統對該段頻率諧波的抑制能力，諧振峰越大諧波抑制能力越弱。隨著延遲時間增加，諧振峰頻率逐漸減小，且諧振峰先減小后增大。延遲0．75拍時系統的諧波抑制能力要優于延遲0．65拍和延遲1拍。根據上述分析，延遲0．75拍時，系統可穩定運行，且獲得更優的動態和穩態性能。

4 實驗
設計一臺基于LCL濾波器的單相光伏并網逆變器，系統參數如第2節所述。圖4示出系統在不同滯后拍數控制下，負載從峰值5 A突增到15 A時輸出電流波形和穩態輸出15 A時電流波形。

結果證明系統在延遲0．65拍控制下，負載突增時調節時間較長，超過10 ms，延遲0．75拍和延遲1拍控制下調節時間只有約5 ms。同時可見延遲1拍控制下負載突變時振蕩較劇烈，超調量較大。從穩態效果來看延遲0．75拍控制具有最小的穩態THD=2．14％，延遲0．65拍和1拍控制下穩態諧波增加，THD分別為3．9％和3．17％。實驗結果從穩定性、動態和穩態性能3個方面，驗證了理論分析的正確性以及控制方案的有效性。

5 結論
基于網側電流單環控制的LCL濾波并網逆變器，分析了延遲時間對系統穩定性的影響，給出了保證系統穩定的延遲時間的范圍。進一步分析了延遲時間對系統動態和穩態特性的影響，提供了一種設計延遲時間的方法，使系統獲得良好的動穩態性能。最后搭建了一臺實驗樣機進行實驗，結果證明該控制策略有效。