CN110401218A - 一种针对多逆变器并联系统的共用元件型lcl滤波拓扑 - Google Patents

一种针对多逆变器并联系统的共用元件型lcl滤波拓扑 Download PDF

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曹武
刘康礼
康昊天
汪舜羽
赵剑锋
季晓春
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Acrel Co Ltd
Jiangsu Acrel Electrical Manufacturing Co Ltd
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Jiangsu Acrel Electrical Manufacturing Co Ltd
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种针对多逆变器并联系统的共用元件型LCL滤波拓扑，每台逆变器的输出电流先经过独立LC滤波器初滤波，初滤波后PCC(Point of Common Coupling，公共连接点)上总输出电流再经过公共网侧电感滤波，最终并入电网。本发明的滤波拓扑，能够显著减少并网系统中滤波电感的使用，滤波器尺寸也得以减小。不论并网系统中有多少台逆变器，采用本发明提出的共用元件型滤波拓扑时向系统引入的无源谐振峰数目都只有一个，有利于改善系统稳定性。且本发明的滤波拓扑不会对并网电流的跟踪效果产生影响，具有很好的可行性和实用价值。

Description

一种针对多逆变器并联系统的共用元件型LCL滤波拓扑
技术领域
本发明涉及逆变器并联系统，尤其涉及一种针对多逆变器并联系统的共用元件型LCL滤波拓扑。
背景技术
电力用户对于供电系统的灵活性和优良电能质量的需求使得传统集中式发电系统趋向分布式发电系统发展。分布式发电系统输出的电能通常不能直接满足并网的电能质量要求，需要通过并网逆变器转化为高品质的电能。随着分布式发电系统的日益发展，可再生能源并网消纳的规模越大，逆变器所需容量越大。而并网逆变器单机扩容受到功率器件容量、开关频率等限制，常采用的方法为多逆变器模块化并联。
为了减少逆变器输出电流中的开关次纹波，单台逆变器需要配置LCL滤波器滤波。当逆变器并联数目很多时，这会导致无源元件过度使用。此外，多个不同的LCL滤波器并联会向系统引入多个无源谐振峰，当无源谐振峰落入电流环控制带宽时会引起系统谐振失稳。
发明内容
发明目的：针对以上技术问题，本发明提出了一种针对多逆变器并联系统的共用元件型LCL滤波拓扑，旨在减少无源器件的使用和无源谐振峰数目。
技术方案：本发明针对多逆变器并联系统的共用元件型LCL滤波拓扑，包括下实施步骤：
(1)使每台逆变器的输出电流经过机侧电感和支路电容所组成的LC滤波器滤波；
(2)逆变器经初滤波后的输出电流汇总到PCC处，再经过公共网侧电感滤波后流入电网；
(3)检测单台逆变器流入到PCC处的电流作为单台逆变器的待控制电流，与参考电流比较后经电流控制器调节生成逆变器驱动信号的调制波。
步骤(1)中，每台逆变器初滤波所用的独立的LC滤波器由单个机侧电感和单个支路电容组成。
步骤(2)中，逆变器组的总并网电流经过一个公共电感再滤波后并入电网。
单台逆变器的输出电流受自身逆变器输出电压激励的同时也受其他逆变器输出电压激励，激励关系分别由自导纳和互导纳衡量。在频域下分析自导纳及互导纳得出系统无源谐振峰的个数。
工作原理：本发明每台逆变器的输出电流先经过独立LC滤波器初滤波，初滤波后PCC上总输出电流再经过公共网侧滤波电感滤波，最终并入电网。本发明的滤波拓扑，能够显著减少并网系统中滤波电感的使用，滤波器尺寸也得以减小。
有益效果：与传统LCL滤波拓扑相比，本发明具有以下优点：
(1)滤波电感数目大幅减少：n台并网逆变器并联时，如果采用传统LCL滤波拓扑，需要2n个电感和n个电容。采用本次发明的共用元件型的LCL滤波拓扑，只需要n+1个电感和n个电容；大大节省了滤波电感的使用，缩小了滤波器的尺寸，降低成本。
(2)不论并网系统中有多少台逆变器，即使每台逆变器的滤波器参数不同，本发明提出的滤波拓扑引入的谐振峰数目只有一个，谐振峰数目减少，改善了并网系统的稳定性。
(3)单台逆变器的输出电流依然是经两个电感和一个电容滤波，当公共并网侧电感较大时，本次发明所提出的新型LCL滤波拓扑比传统LCL滤波拓扑有更好的滤波效果。
(4)本发明的滤波拓扑不会对并网电流的跟踪效果产生影响，具有很好的可行性和实用价值；当要求对并网电流作精确控制时，本发明的共用元件型LCL滤波拓扑不会产生控制偏差。
附图说明
图1为本发明提出的针对多逆变器系统的共用元件型LCL滤波拓扑示意图；
图2为采用本发明共用元件型LCL滤波拓扑后单台逆变器输出电流与多个激励源之比的伯德图；
图3为本发明共用元件型LCL滤波拓扑和传统LCL滤波拓扑向系统引入无源谐振峰数目对比示意图；
图4为采用本发明共用元件型LCL滤波拓扑对并网电流的参考电流的跟踪偏差示意图。
具体实施方式
如图1所示，并网系统中存在n台逆变器，各逆变器的输出电流先经过独立的机侧电感和支路电容初滤波后汇集到PCC处，汇集后的并网电流再经过公共网侧电感滤波后汇入电网。
其实施方法包括以下步骤：
步骤1，使每台逆变器的输出电流经过单个机侧电感和单个支路电容所组成的LC滤波器滤波。
步骤2，逆变器经初滤波后的输出电流汇总到PCC处，再经过公共网侧电感滤波后流入电网。
步骤3，检测单台逆变器流入到PCC处的电流作为单台逆变器的待控制电流，与参考电流比较后经电流控制器调节生成逆变器驱动信号的调制波。图中：CTi(i＝1,2,…n)为电流互感器，用于检测流入到PCC处的电流，ZL为公共网侧滤波电感，Zg为电网阻抗。
由图1可见，单台逆变器的输出电流受自身逆变器输出电压激励的同时也受其他逆变器输出电压激励，这种激励关系可以用自导纳和互导纳衡量。假设某一分布式发电系统有三台逆变器，第一台逆变器的自导纳Y11和互导纳Y12,Y13的伯德图如图2所示，此时只有一个无源谐振峰。
图3为共用元件型LCL滤波拓扑和传统LCL滤波拓扑向系统引入无源谐振峰数目对比示意图。可以看出，当并联逆变器数目越多时，传统LCL滤波拓扑向系统引入的无源谐振峰数目越多。而本发明所提出的共用元件型LCL滤波拓扑向系统引入的无源谐振峰数目一直只有1个。
图4为采用所提共用元件型LCL滤波拓扑对并网电流的参考电流的跟踪偏差示意图。可以看出，稳定后，实际并网电流与并网电流指令值误差为0.01A，误差率为0.03％。因此，本次发明所提出的共用元件型LCL滤波拓扑能够实现并网电流的精确控制。

Claims (6)

1.一种针对多逆变器并联系统的共用元件型LCL滤波拓扑，其特征在于：包括以下实施步骤：
(1)使每台逆变器的输出电流经过独立机侧电感和独立支路电容所组成的LC滤波器初滤波；
(2)逆变器经初滤波后的输出电流汇总到PCC处，再经过公共网侧电感滤波后流入电网；
(3)检测单台逆变器流入到PCC处的电流作为单台逆变器的待控制电流，与参考电流比较后经电流控制器调节生成逆变器驱动信号的调制波。
2.根据权利要求1所述的针对多逆变器并联系统的共用元件型LCL滤波拓扑，其特征在于：步骤(1)中，所述LC滤波器由单个机侧电感和单个支路电容组成。
3.根据权利要求1所述的针对多逆变器并联系统的共用元件型LCL滤波拓扑，其特征在于：步骤(2)中，逆变器组的总并网电流经过一个公共电感再滤波后并入电网。
4.根据权利要求1所述的针对多逆变器并联系统的共用元件型LCL滤波拓扑，其特征在于：所述滤波拓扑向系统引入的无源谐振峰数目为一个。
5.根据权利要求1所述的针对多逆变器并联系统的共用元件型LCL滤波拓扑，其特征在于：每台逆变器的输出电流受自身逆变器输出电压激励的同时也受其他逆变器输出电压激励，其关系可以分别用自导纳与互导纳衡量。
6.根据权利要求1所述的针对多逆变器并联系统的共用元件型LCL滤波拓扑，其特征在于：每台逆变器电流互感器采集流出LC滤波器的电流用于产生逆变器的调制信号。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106253327A (zh) * 2016-08-01 2016-12-21 特变电工西安电气科技有限公司 一种共用电容拓扑的光伏并联逆变器系统
CN106374764A (zh) * 2016-09-21 2017-02-01 南京航空航天大学 一种isop并网逆变器组合系统及其目标多重化控制方法

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