什么是LCL并网逆变器



单相小功率逆变器拓扑

逆变器技术在光伏并网系统中的应用日益广泛，尤其在低压电网指令和无功调节方面面临挑战。常见拓扑结构在抑制漏电流和共模电流方面存在局限性，因此高效抑制漏电流的拓扑架构和共模电流抑制成为关键。本文将详细介绍逆变器拓扑在这些问题上的解决方案和改进。

传统小功率逆变器主要使用H4单相全桥拓扑，但由于存在漏电流问题，需要通过改变调制策略或增加RC吸收电路、输出隔离变压器等方式解决，这些措施会导致效率下降、体积增大和成本增加。德国SMA公司推出的H5结构从根本上解决了漏电流问题，随后出现了一系列解决漏电流的拓扑，如H6、双Buck拓扑等，这些拓扑在提高效率方面表现出色。

抑制共模电流是提升逆变器性能的关键之一。共模电流影响系统安全，降低效率，并引入谐波。逆变器中寄生电容的存在导致共模电压变化，进而产生共模电流。抑制共模电流的方法主要是降低共模电压的频率或维持共模电压不变。在实际应用中，选择合适的拓扑结构对于抑制共模电流至关重要。

H4和H6拓扑在抑制共模电流方面的性能分析表明，H6拓扑相对H4拓扑在共模电流抑制上具有优势。H6逆变拓扑采用单极性SPWM调制，产生高频SPWM输出波形，通过LC滤波器连接市电。控制环路通过采样BUS电压、市电电压和电感电流，实现输出电流与市电电压相位的同步，同时满足各法规对输出电流的要求。在工作原理中，H6逆变桥采用6个开关管驱动波形，实现高频和低频开关管的优化配置，以减少损耗和提高效率。

在H6拓扑中，开关管的选取考虑了开关频率和电流峰值等因素，以确保在稳定工作条件下，高频开关管开关动作时的△Vds范围较小，从而减少开关损耗。此外，通过合理配置二极管、滤波电感和滤波电容，实现逆变器的高效运行和良好的电流输出波形。

为了进一步优化逆变器的性能，设计了差分采样电路和抬升电路，以满足DSP28335的ADC输入电压范围需求。逆变器的输出滤波器采用LC或LCL结构，选择合适的滤波器结构以满足不同应用场合的需求，从而实现对高频谐波的有效衰减。

最后，通过双极性和单极性SPWM控制方式的比较，双极性SPWM虽然在损耗和电感电流纹波方面相对较高，但不存在共模漏电流问题，且不容易产生过零点畸变。因此，在设计逆变器控制策略时，需要综合考虑效率、损耗和系统稳定性等因素。

综上所述，高效抑制漏电流的拓扑架构和共模电流抑制策略是小功率逆变器面临的技术难题。通过采用先进的拓扑结构、优化控制策略和合理配置电路组件，可以显著提升逆变器的性能和可靠性，满足低压电网指令和无功调节的需求。

顾和荣论文发表情况

顾和荣的论文发表情况如下：

2011年：

与王德玉、沈虹、赵巍、郭小强共同在《电力系统保护与控制》期刊上发表了关于三相四桥臂逆变器控制技术的研究。在2011年国际能源、环境与可持续发展会议上，与Shaocong An、Wei Zhao、Xiaoqiang Guo合作发表了关于单相逆变器动态相位模型与仿真研究。在中国高校电力系统及其自动化专业第27届学术年会上，与周婧共同提出了一种基于模糊神经网络的并网逆变器控制策略。

2010年：

与Wei Lin、Xiaoqiang Guo、Wei Yang Wu在《电工技术学报》期刊上讨论了基于二自由度电流调节的分布式发电系统并网控制技术。与XiaoQiang Guo、WeiYang Wu在《Simulation Modeling Practices and Theory》期刊上探讨了LCL接口并网逆变器直接输出电流控制的建模及稳定性分析。在第二国际分布式发电系统电力电子会议中，与Deyu Wang、Xiaoqiang Guo、San Guo、Wei Zhao、Ying Zhang、Weiyang Wu共同研究了微电网中基于二自由度电流调节的并网逆变器控制技术。同样在第二国际分布式发电系统电力电子会议中，与Deyu Wang、Lingling Cao、Xiaoqiang Guo共同设计了高功率RSD脉冲发电机的数字控制电容充电电源。在第二国际分布式发电系统电力电子会议中，与Xiaoqiang Guo、Qinglin Zhao、Wei Yang Wu共同研究了并网逆变器在弱电网中的频率适应正弦信号积分器。与Zhao Wei、Li Xinlei在中国电工技术学会电力电子学会第十二届学术年会上研究了双原边绕组耦合Sepic电路单级隔离PFC变换器。在IEEE第六届电力电子与运动控制大会中，与Xiaoqiang Guo、Qinglin Zhao、Wei Yang Wu提出了弱电网中基于统一常频积分控制的并网逆变器的接口控制与孤岛保护方法。

2009年及之前：

与Ouyang在《变频器世界》期刊中探讨了统一电能质量控制器的研究。与Gu和Wang Deyu在《中国电机工程学报》期刊中研究了双模式并网逆变器的控制方法。与Yang Zilong、Wu Weiyang在IEEE APEC会议上研究了基于PWM控制的混合型静止无功补偿器。与Liu Guiyong在《微型机与应用》期刊中研究了基于CAN总线的并联逆变电源通信监控系统。与Xiu Jun Chen、Li Yan在《燕山大学学报》期刊上探讨了基于高频斩控原理的可控电抗器及其应用。与Liu Aiqing在《电气时代》期刊中研究了PWM控制电抗器的软开关设计与实现。与Zhang Jun在中国电工技术学会电力电子学会第九届学术年会上研究了基于PWM的斩控式三相鼠笼式异步电机软起动器。与Zhang Chunjiang在《中国电机工程学报》期刊中研究了谐振直流环对三相SPWM整流器空间矢量PWM波形的影响。与Zhang和Yingnan Zheng在《电网技术》期刊中研究了基于定频积分的逆变器并网控制。与Jiang Jiang、Weiyang Wu在《计算机工程》期刊上探讨了CAN总线在逆变电源模块通信中的应用。与Hou Junhui、Yingnan Zheng在《现代防御技术》期刊上介绍了智能控制在光纤陀螺光源稳定控制中的应用。与Zhang Chunjiang、Yanjun Wei在《电源技术学报》期刊上研究了ZVS Boost半桥DC/DC隔离变换器。在IEEE IPEMC会议上，与Qiang Mei、Baocheng Wang、Weiyang Wu、Xiaofeng Sun共同提出了三相电压源整流器的新型双次绕组和双功率桥高频链逆变器基于双极结合相移调制的数学模型。与Zhang Chunjiang、Lingling Cao、Qinglin Zhao在《电网技术》期刊上研究了基于统一常频积分控制的逆变器接口控制。与Baicheng Wang、Zhe Zhang、Wei Yang Wu在IEEE APEC会议上探讨了双次绕组和双功率桥高频链逆变器的新型设计。

以上是顾和荣在不同年份、不同期刊及会议上发表的论文情况。

为什么逆变器双环控制电压环输出是电流,电流环输出是电压?

研究并网逆变器的控制技术，理解其电压环与电流环输出的本质，需关注这两本书的内容。

并网逆变器作为可再生能源与电网间的桥梁，其控制技术至关重要。本书系统介绍并网逆变器的基础理论与控制策略，详细构建数学模型，分析控制方法。针对电能质量问题，提出定制补偿控制技术；针对多台逆变器协同运行，设计协调控制技术；针对电网惯性缺失，实现虚拟同步发电机控制；面对谐波谐振问题，重塑输出阻抗。

LCL型并网逆变器的控制技术是另一重点。书本涵盖LCL滤波器设计、磁集成和阻尼方法，特别针对电容电流反馈有源阻尼的LCL型逆变器，提出设计方法以抑制电网电压对并网电流的影响。对于数字控制LCL型逆变器，揭示控制延时影响，并提出闭环参数设计方法。

深入掌握这两本书的知识，将使逆变器控制设计能力全面提升，应对各种技术挑战。

光伏并网逆变器自身带滤波器怎么补偿谐波呢

嘿嘿，好问题！

在我们公司从事无功补偿设备研发、生产、销售的31年里，天天都有用户向我们咨询，但是像你提出的这样有深度的问题，还真不多。这样：

光伏逆变器，自身具有的无功补偿功能，主要是补偿逆变器的，没有太多的能力去补偿电网的无功功率，它只是做到上网时，不给电网注入无功功率，或吸收无功功率。而且这种补偿，也不是传统的方式，是纯电子方式，也就是通过类似逆变的原理，使上传电网的电能，功率因数尽量接近1.00。从而不对电网造成不良影响。

你说的滤波器，我理解是逆变器内部的滤波器，这是逆变器的组成部分之一。这个滤波器是为了把逆变器产生的谐波滤除掉，使PWM工作的逆变器产生的谐波，不要传导到电网，不污染电网而已。它同样对电网的谐波无能为力。在逆变器与电网的接入点，如果电网有较强的谐波，反过来可能会把逆变器搞坏。

谐波，是电网的大敌，电网发电输电时，自己产生的谐波不多，谐波绝大多数都是用户产生的，比如：电力机车（包括高铁地铁等），电弧冶炼炉，铝厂的电解槽，大功率焊接机，等等，都是强大的谐波源，它们工作时，都会给电网注入大量谐波，影响电网及其它用户。

所以，电网对用电设备是有要求的，特别对于要产生大量谐波的企业，多会要求企业做谐波治理，禁止谐波注入电网。

多说几句哈：

如果你是光伏设备用户，要注意因为逆变技术及行业很成熟，做逆变器的元件也很成熟，所以大量的小厂甚至路边小电器店也一哄而上，这个是很要命的事情，因为行业的技术成熟，不代表生产者的工艺和技术成熟，不代表生产者使用的元件和材料合格，特别是大量低价山寨的逆变器充斥市场，价格看上去很诱人，但是一次损坏就够你受的了。千万不要用山寨产品哈。

逆变器滤波器设计研究（LCLLC滤波器*****）

前言

提出一种新型的LCLLC滤波器及其参数设计方法，以解决传统LLCL滤波器在二倍及其以上倍数开关频率电流谐波衰减速率低的问题。所提滤波器不仅具备旁路开关频率谐波电流、减小电网电流谐波的能力，还具有较强的参数鲁棒性。

传统的LLCL并网逆变器输出滤波器

优点：串联谐振支路可以旁路开关频率谐波电流，减小电网电流谐波。

缺点：对二倍及其以上倍数开关频率的电流谐波衰减速率低，转折储幅频特性不陡峭。

新型的LCLLC滤波器

优点：不仅旁路开关频率谐波电流、减小电网电流谐波，还对二倍及其以上倍数开关频率的电流谐波衰减快。

滤波器设计现状

随着逆变器的发展和电能质量要求提高，滤波器研究成为热点。LCL滤波器以其体积小、成本低、高频电流谐波衰减度高而广泛应用。然而，若要满足电网对高次谐波的要求，通常需要加大滤波器参数，增加逆变器成本。为此，业界提出LLCL型并网滤波器拓扑，通过增加LC串联谐振支路旁路开关频率谐波电流，大幅减小并网电流中的开关频率谐波。相较于传统LCL滤波器，LLCL滤波器在成本方面可忽略不计，但滤波性能有所提升，具有广阔的应用前景。

LLCL滤波器及其特性研究

LLCL滤波器在串联谐振支路旁路逆变器开关频率谐波电流方面表现良好，但在高频段谐波衰减速率仅为-20 dB/十倍频程，导致其二倍开关频率电流谐波衰减度不够，难以满足电网标准要求。

LCLLC滤波器LCLLC滤波器提出

为满足电网标准对高次谐波的要求，提出LCLLC滤波器，结合LCL滤波器和串联谐振支路的优点，保留了旁路开关频率谐波电流的优点，同时克服了LLCL滤波器高频衰减速率低的缺点。LCLLC滤波器在开关频率处有一个负的谐振峰，有效滤除一次开关频率处谐波，高频段谐波衰减速率高达-60 dB/十倍频程。

滤波器对比研究

通过仿真和实验对比了LCL、LLCL和LCLLC三种滤波器，结果表明LCLLC滤波器在满足电网标准要求的开关频率及其整数倍频率谐波幅值方面表现最优，同时具有较好的滤波性能和参数鲁棒性。

实验验证

搭建5 kW三相并网逆变器实验样机，分别测试了使用LCL、LLCL和LCLLC滤波器的情况，结果证实LCLLC滤波器在满足电网标准要求的同时，具有最佳的滤波效果和参数鲁棒性。

湖北仙童科技有限公司 高端电力电源全面方案供应商 江生 13997866467