微電網(wǎng)變換器可編程虛擬無源網(wǎng)絡(luò)原理及分析

當(dāng)開關(guān)頻率較高時，DC／AC變換器控制模型可由圖4a表示。其中，i*和i分別為參考和輸出電流，C(s)為電流控制器，D為占空比，K為PWM增益，Z為無源網(wǎng)絡(luò)阻抗。將圖4a中的模型按照回路傳遞函數(shù)乘積保持不變的原則進(jìn)行變換，可得圖4b所示模型。由圖可知，通過控制方式可實(shí)現(xiàn)無源阻抗網(wǎng)絡(luò)特性，根據(jù)需要調(diào)整參數(shù)Z可實(shí)現(xiàn)無源阻抗網(wǎng)絡(luò)參數(shù)在線可編程實(shí)時更新，由于該無源阻抗網(wǎng)絡(luò)并非客觀存在，故稱之為PVPN。

實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)變換器運(yùn)行需要實(shí)現(xiàn)虛擬阻抗網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在線可編程，提高了微電網(wǎng)變換器的系統(tǒng)性能。例如，為減小輸出電流低頻諧波和直流注入分量，可采取圖5所示無源阻抗網(wǎng)絡(luò)I。

由圖5可知，無源阻抗網(wǎng)絡(luò)I阻抗為：

值得注意，圖5中的無源阻抗網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際應(yīng)用中存在一定問題。比如電感和電容雜散參數(shù)、阻抗值變化、微電網(wǎng)系統(tǒng)頻率變化均會對無源阻抗網(wǎng)絡(luò)的有效性產(chǎn)生負(fù)面影響。而采用虛擬阻抗網(wǎng)絡(luò)可有效解決上述問題，通過控制方式實(shí)現(xiàn)電感和電容理想特性，即使在微電網(wǎng)系統(tǒng)頻率變化情況下，也可通過控制方式實(shí)現(xiàn)虛擬阻抗網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的在線實(shí)時編程。
為了驗(yàn)證上述方案的可行性，根據(jù)變換器運(yùn)行需要進(jìn)行理論分析和研究，具體目標(biāo)要求是：消除變換器輸出電流中的5次諧波。根據(jù)圖5設(shè)置5次濾波單元作為PVPN串聯(lián)至變換器輸出側(cè)。根據(jù)圖4b可得系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：