基于LCL濾波的光伏逆變器網(wǎng)側電流單環(huán)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(diǎn)ωcut，ω1和ω2的相角。要使系統穩定即要使公式定義的兩個(gè)相角裕度都大于零，即公式給出了系統穩定區間的數學(xué)表達。圖2b給出系統中兩個(gè)相角裕度與延遲時(shí)間的關(guān)系，可見(jiàn)系統在0．65拍到1．5拍延遲時(shí)間內都穩定。

3．2 動(dòng)穩態(tài)特性分析
延遲時(shí)間還會(huì )影響系統的動(dòng)態(tài)和穩態(tài)特性。圖3示出不同延遲時(shí)間下系統的階躍響應和閉環(huán)增益。由圖3a可見(jiàn)，隨著(zhù)延遲拍數增加，系統超調量明顯增加而調節時(shí)間縮短，且延遲0．75拍以后調節時(shí)間的變化已經(jīng)很小。其中延遲0．65拍由于處于臨界穩定的狀態(tài)，調節時(shí)間遠大于延遲0．75拍和延遲1拍的系統。由圖3b可見(jiàn)，閉環(huán)幅值曲線(xiàn)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(zhù)延遲時(shí)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(shí)系統的諧波抑制能力要優(yōu)于延遲0．65拍和延遲1拍。根據上述分析，延遲0．75拍時(shí)，系統可穩定運行，且獲得更優(yōu)的動(dòng)態(tài)和穩態(tài)性能。

4 實(shí)驗
設計一臺基于LCL濾波器的單相光伏并網(wǎng)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(shí)輸出電流波形和穩態(tài)輸出15 A時(shí)電流波形。

結果證明系統在延遲0．65拍控制下，負載突增時(shí)調節時(shí)間較長(cháng)，超過(guò)10 ms，延遲0．75拍和延遲1拍控制下調節時(shí)間只有約5 ms。同時(shí)可見(jiàn)延遲1拍控制下負載突變時(shí)振蕩較劇烈，超調量較大。從穩態(tài)效果來(lái)看延遲0．75拍控制具有最小的穩態(tài)THD=2．14％，延遲0．65拍和1拍控制下穩態(tài)諧波增加，THD分別為3．9％和3．17％。實(shí)驗結果從穩定性、動(dòng)態(tài)和穩態(tài)性能3個(gè)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(wǎng)側電流單環(huán)控制的LCL濾波并網(wǎng)逆變器，分析了延遲時(shí)間對系統穩定性的影響，給出了保證系統穩定的延遲時(shí)間的范圍。進(jìn)一步分析了延遲時(shí)間對系統動(dòng)態(tài)和穩態(tài)特性的影響，提供了一種設計延遲時(shí)間的方法，使系統獲得良好的動(dòng)穩態(tài)性能。最后搭建了一臺實(shí)驗樣機進(jìn)行實(shí)驗，結果證明該控制策略有效。