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(PSIM仿真)并网逆变器谐振问题仿真

并网逆变器经常会听到一个谐振问题,为什么会产生谐振,这得从逆变器的输出结构说起;一般50KW一下的并网逆变器输出滤波一般都是LC架构,在一些并网环境比较恶劣的情况下(比如逆变器并网点跟逆变器之间的接线过长,或者多台逆变器同一个共用并网点),这时候逆变器输出滤波由LC变成了LCL;  

并网逆变器谐振的原理如下图:

     可以有两种处理方法,一种是加阻尼(分有源阻尼跟无源阻尼),有源阻尼其实是在C上串并电阻,实际应用会有很大损耗,所以一般采用虚拟阻尼,直接在软件上去模拟等效LC上面并联电阻,这样并不会增加太多的实际损耗,同时硬件上也不用增加任何成本;另一种是谐波补偿,通过对LC上面电压的采样,对C上面的电压进行傅里叶变换,保留有用的50Hz分量,其他分量进行补偿,同样也能起到抑制谐振的效果;

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2021-04-17 16:29

 方案一加阻尼抑制谐振:

常规硬件解决方法是输出电容并联或者串联电阻,虽然能够抑制高频谐振,但是R载一直挂在工频50HZ的市电上损耗太大,方案可行性不高:

虚拟阻尼分析如下:

阻尼电流的提取计算如下:

软件代码实现:
△V_C提取

输出电流减去△I_R


上面就实现了虚拟阻尼的算法控制;下面通过搭建仿真验证方案的可行性:

不加虚拟阻尼仿真波形(波形发散,系统失控)

加了虚拟阻抗算法后,系统稳定运行:


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2021-04-17 17:05
@Richie_Li
 方案一加阻尼抑制谐振:常规硬件解决方法是输出电容并联或者串联电阻,虽然能够抑制高频谐振,但是R载一直挂在工频50HZ的市电上损耗太大,方案可行性不高:[图片]虚拟阻尼分析如下:[图片]阻尼电流的提取计算如下:[图片]软件代码实现:△V_C提取[图片]输出电流减去△I_R[图片]上面就实现了虚拟阻尼的算法控制;下面通过搭建仿真验证方案的可行性:[图片]不加虚拟阻尼仿真波形(波形发散,系统失控)[图片]加了虚拟阻抗算法后,系统稳定运行:[图片]

方案二谐波补偿:

市电高阻抗情况下,市电不再是标准的正弦波,而是叠加了高频信号(LC谐振);正常情况下我们逆变器是跟踪市电波形去控制电流;
市电高阻抗情况下,还是按照常规的处理方法;就会使市电震荡的更厉害;
如果能把市电的高频成分提取出来,然后在控制环里面反向补偿(也就是谐波补偿),是不是能把震荡压制下来???

通过提取高频谐波,补偿后波形如下:

下面我们通过搭建仿真模型验证:

控制上进行高频谐波提取以及反向补偿:

在相同的硬件参数下:

无高频谐波补偿仿真波形(可以看出系统发散失控)

加了高频谐波补偿,系统稳定运行




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2021-04-22 09:38
@Richie_Li
 方案一加阻尼抑制谐振:常规硬件解决方法是输出电容并联或者串联电阻,虽然能够抑制高频谐振,但是R载一直挂在工频50HZ的市电上损耗太大,方案可行性不高:[图片]虚拟阻尼分析如下:[图片]阻尼电流的提取计算如下:[图片]软件代码实现:△V_C提取[图片]输出电流减去△I_R[图片]上面就实现了虚拟阻尼的算法控制;下面通过搭建仿真验证方案的可行性:[图片]不加虚拟阻尼仿真波形(波形发散,系统失控)[图片]加了虚拟阻抗算法后,系统稳定运行:[图片]

不错啊

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lkings
LV.6
5
2021-05-11 11:08

不错不错,楼主功底很好,一般我们是不是用仪器也可以设置到仿真的这种输出波形.

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2021-05-11 16:50

楼主厉害啊,能把PSIM源文件发一份给我吗?我最近就在解决这个问题中,非常感谢。邮箱:maidouaiqie@163.com

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2021-05-12 15:53

谢波抑制是根据串联谐振演化的应用形式,LC自身如何配比阻抗呢

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吕先森
LV.2
8
2021-05-17 16:23

LC架构中L和C的数值如何选择,是否有相关参数

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飞翔2004
LV.10
9
2021-05-21 13:11
@lkings
不错不错,楼主功底很好,一般我们是不是用仪器也可以设置到仿真的这种输出波形.

请问如何设计虚拟阻抗来改善电流波形?

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yujunice
LV.5
10
2021-05-28 16:10

两级式单相并网逆变器中后级逆变回路的电压单闭环仿真应该怎么做?

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yujunice
LV.5
11
2021-05-29 11:32

如何对系统建立数学模型,以及选定环路调节器的参数(主要是逆变器电流环),如何减小并网电流的THD。

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2021-05-30 21:04
@Richie_Li
方案二谐波补偿:市电高阻抗情况下,市电不再是标准的正弦波,而是叠加了高频信号(LC谐振);正常情况下我们逆变器是跟踪市电波形去控制电流;市电高阻抗情况下,还是按照常规的处理方法;就会使市电震荡的更厉害;如果能把市电的高频成分提取出来,然后在控制环里面反向补偿(也就是谐波补偿),是不是能把震荡压制下来???[图片]通过提取高频谐波,补偿后波形如下:[图片]下面我们通过搭建仿真模型验证:[图片]控制上进行高频谐波提取以及反向补偿:[图片][图片]在相同的硬件参数下:无高频谐波补偿仿真波形(可以看出系统发散失控)[图片]加了高频谐波补偿,系统稳定运行[图片]

高频谐波如何提取?

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朝哥
LV.3
13
2021-06-04 20:37

谐振变换器如何实现系统稳定

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朝哥
LV.3
14
2021-06-04 20:42

目前主流的谐振解决方案有哪些

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dy-sJl1S546
LV.1
15
2023-05-23 12:13
@为有源头活水来
不错啊

楼主可以把PSIM源文件分享一份么?谢谢!525799603@qq.com

 

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2023-05-29 15:26
@chenguo1982515
高频谐波如何提取?

滤波器提取50HZ正弦,在用原采样减去提取的正弦

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