南京航空航天大學自動化學院的研究人員莊超、葉永強等，在2015年第16期《電工技術學報》上撰文指出，在目前已有的LCL并網逆變器電流控制方法中，分裂電容法作為一種單電流反饋控制方法，通過降階實現了較小的穩態誤差和電流諧波失真，然而傳統的分裂電容法未能解決LCL濾波器固有的諧振問題。

　　經分析發現分裂電容法降階過程中對消掉的極點為臨界穩定極點，使得電流反饋中不包含諧振頻率處的分量，閉環系統不完全能控。采用加入無源阻尼的方法并合理配置阻尼電阻的比例關系，既實現了降階特性也改善了濾波器的諧振特性。

　　在此基礎上，為了更好地抑制電網擾動，推導了適用于分裂電容法的電網電壓前饋策略。經過仿真與實驗，驗證了理論分析的正確性和改進方法的有效性。

　　隨著能源危機的加劇和智能電網的發展，有關新能源的分布式發電日益受到重視。輸出濾波器作為連接發電設備與電網的橋梁，近年來受到了廣泛的關注和研究。就并網逆變器的輸出濾波而言，LCL濾波器由于加入了電容支路，能用較小的電感更好地抑制開關頻率附近的高次諧波，具有成本和功率密度低的雙重優勢。

　　忽略寄生參數的影響，LCL濾波器可近似為一個無阻尼的三階系統；在LCL的諧振頻率處，其幅頻特性曲線上存在一個增益為無窮大的諧振尖峰，該尖峰會放大諧振頻率附近的干擾，顯著地影響系統的閉環控制特性。盡管實際LCL濾波器元件的等效串聯電阻（EquivalentSeriesResistance,ESR）使得諧振尖峰有所減小，但這樣的阻尼效果很弱。另外LCL濾波器的相頻特性在諧振頻率處由-90°突變到-270°。

　　為保證一定的相位裕度，截止頻率必須設置在諧振頻率之前，通常是1/4～1/2。采用常規PI控制時，受限于截止頻率的設置，易使系統的低頻開環增益不足，難以實現較小的穩態誤差和抗擾動能力；而采用比例諧振（Proportional-Resonant，PR）需要設置多個諧振補償環節且多個諧振補償環節的權重設計也較復雜。

　　因此許多文獻針對這一問題進行了分析并提出了改善LCL濾波器控制特性的方法。通過引入無源阻尼的方法達到抑制諧振尖峰的目的，簡單方便但會使濾波性能變差，且不能解決系統截止頻率過低的問題。

　　多引入了一個系統變量作為內環反饋，能夠有效地抑制諧振尖峰而不影響濾波器本身的濾波效果，但需要增加一個電流傳感器和復雜的內外環參數設計。文獻引入了電容電流的估算方法來實現有源阻尼，從而節省了一個電流傳感器，但其估算效果取決于算法的魯棒性和模型參數的準確性。

　　不同于上述的網側電流反饋，采用逆變側電流反饋，通過調節控制系統的數字延時提升了系統的穩定性，但由于是間接電流控制，受到電網電壓諧波擾動的影響較大。因此提出了適用于逆變側電流反饋的電網電壓前饋策略。

　　首次提出分裂電容法來控制LCL并網逆變器，通過零極點對消的方法將三階系統降為一階系統，可將控制對象等效為L型濾波器，大大提高了系統開環低頻增益和相位裕度。

　　本文闡述了分裂電容法的諧振電流問題，分析了其諧振產生的理論模型，提出并驗證了在兩條電容支路上分別串入成比例阻尼電阻的方案，能在保持分裂電容降階特性不變的基礎上，顯著地抑制諧振電流。并在此基礎上，推導了適用于分裂電容法的電網電壓前饋策略來抑制電網電壓背景諧波的影響，并分析了前饋策略在實際應用中的有關問題。最后通過Matlab/Simulink軟件仿真與一臺2kW并網逆變器的實驗，驗證了理論分析的正確性與所提出控制策略的有效性。

　　圖1單電流反饋的并網逆變電源系統

　　結論

　　本文主要分析了分裂電容法導致諧振電流的理論模型。采用串入成比例電阻的無源阻尼法來抑制諧振電流并分析了電網電感變化對系統穩定性和輸出導納的影響。推導了基于分裂電容法的電壓前饋策略，以改善電網電壓諧波導致的入網電流畸變，并討論了存在系統延遲下電壓前饋策略的有效性。

　　仿真和實驗結果表明針對分裂電容法的分析是正確的，改進是有效可行的。但由于無源阻尼引入了額外損耗，使得該方法適用于小功率場合，在大功率場合可能由于損耗過大而不宜采用。針對這一點，后續工作將在分裂電容的基礎上引入有源阻尼來避免額外損耗。