微電網變換器可編程虛擬無源網絡原理及分析

當開關頻率較高時，DC／AC變換器控制模型可由圖4a表示。其中，i*和i分別為參考和輸出電流，C(s)為電流控制器，D為占空比，K為PWM增益，Z為無源網絡阻抗。將圖4a中的模型按照回路傳遞函數乘積保持不變的原則進行變換，可得圖4b所示模型。由圖可知，通過控制方式可實現無源阻抗網絡特性，根據需要調整參數Z可實現無源阻抗網絡參數在線可編程實時更新，由于該無源阻抗網絡并非客觀存在，故稱之為PVPN。

實際應用中，可根據變換器運行需要實現虛擬阻抗網絡結構在線可編程，提高了微電網變換器的系統性能。例如，為減小輸出電流低頻諧波和直流注入分量，可采取圖5所示無源阻抗網絡I。

由圖5可知，無源阻抗網絡I阻抗為：

值得注意，圖5中的無源阻抗網絡在實際應用中存在一定問題。比如電感和電容雜散參數、阻抗值變化、微電網系統頻率變化均會對無源阻抗網絡的有效性產生負面影響。而采用虛擬阻抗網絡可有效解決上述問題，通過控制方式實現電感和電容理想特性，即使在微電網系統頻率變化情況下，也可通過控制方式實現虛擬阻抗網絡參數的在線實時編程。
為了驗證上述方案的可行性，根據變換器運行需要進行理論分析和研究，具體目標要求是：消除變換器輸出電流中的5次諧波。根據圖5設置5次濾波單元作為PVPN串聯至變換器輸出側。根據圖4b可得系統傳遞函數為：