摘要：光伏并网逆变器的LCL型滤波器与传统的L型﹑LC型相比较而言，在相同的电感量的情况下，LCL型滤波器对注入电网的高阶次谐波具有更好的抑制能力，谐波衰减十分明显，但是用LCL型滤波器作为光伏并网接口，容易产生谐振尖峰，影响整个系统的稳定性。鉴于此，本文提出了一种基于LCL型滤波器的光伏并网逆变器的设计方案，该方案对光伏并网逆变器的直接转矩控制策略进行了分析研究，通过仿真测试表明该逆变器对LCL型滤波器的谐振问题进行有效抑制并且提高对光伏并网电压电流的控制能力。
1 引言
近年来，新能源发电迅速崛起，光伏和风电并网成为一个重要的研究方向，作为并网核心器件的逆变器成为电力电子领域
【光伏并网逆变器与LCL型滤波器】\n\n光伏并网逆变器是新能源发电系统的关键组成部分，特别是在光伏并网系统中，它负责将太阳能电池板产生的直流电转换为与电网同步的交流电。在设计光伏并网逆变器时，选择合适的滤波器至关重要。LCL型滤波器因其对高阶次谐波的显著抑制能力而备受青睐，相比L型和LC型滤波器，它在相同电感量下能更有效地减少注入电网的谐波含量，从而提升电能质量。\n\n然而，LCL型滤波器存在谐振问题，当系统参数不匹配时，可能导致谐振尖峰，对系统稳定性造成负面影响。为了解决这个问题，文中提出了一种基于LCL型滤波器的光伏并网逆变器设计方案，重点在于优化控制策略以抑制谐振，确保逆变器对电压电流控制的精确性。\n\n【直接转矩控制策略】\n\n直接转矩控制（DPC）是一种先进的控制策略，它直接控制电机的转矩和磁链，具有快速响应和高功率因数的特点。在光伏并网逆变器中，DPC策略可以实现对并网电流的精确控制，降低总谐波畸变率（THD），提升系统动态性能。然而，传统的L-DPC方法开关频率不固定，不利于输出滤波器设计，而恒频直接功率控制虽然解决了这一问题，但无法直接控制并网电流。\n\n【准DPC控制策略】\n\n针对上述挑战，文章提出的准直接功率控制策略结合了电流环和功率环的控制优势。电流环用于直接控制并网电流，保证电流质量，而功率环则负责调整逆变器的输出功率，确保系统整体性能。该控制策略引入了有源功率阻尼，增强了系统的稳定性，简化了控制算法的实现，降低了谐振风险。\n\n【系统结构与控制】\n\n该方案的控制系统包括直流母线控制、有源功率阻尼、功率控制和电流控制等多个环节。通过瞬时功率理论计算逆变器并网侧的有功功率和无功功率，以此为基础进行实时控制调整。系统的结构设计使得电流控制和功率控制能够协同工作，实现高效、稳定的光伏并网运行。\n\n总结来说，本文探讨了LCL型滤波器在光伏并网逆变器中的应用及其谐振问题，提出了一种结合直接转矩控制策略和准直接功率控制策略的优化设计方案，旨在提升系统的谐波抑制能力和稳定性。这一方案对于提升光伏并网系统的电能质量和运行效率具有重要意义，对于未来新能源发电系统的研究与发展提供了有价值的参考。
