微电网变换器可编程虚拟无源网络原理及分析

当开关频率较高时，DC／AC变换器控制模型可由图4a表示。其中，i*和i分别为参考和输出电流，C(s)为电流控制器，D为占空比，K为PWM增益，Z为无源网络阻抗。将图4a中的模型按照回路传递函数乘积保持不变的原则进行变换，可得图4b所示模型。由图可知，通过控制方式可实现无源阻抗网络特性，根据需要调整参数Z可实现无源阻抗网络参数在线可编程实时更新，由于该无源阻抗网络并非客观存在，故称之为PVPN。

实际应用中，可根据变换器运行需要实现虚拟阻抗网络结构在线可编程，提高了微电网变换器的系统性能。例如，为减小输出电流低频谐波和直流注入分量，可采取图5所示无源阻抗网络I。

由图5可知，无源阻抗网络I阻抗为：

值得注意，图5中的无源阻抗网络在实际应用中存在一定问题。比如电感和电容杂散参数、阻抗值变化、微电网系统频率变化均会对无源阻抗网络的有效性产生负面影响。而采用虚拟阻抗网络可有效解决上述问题，通过控制方式实现电感和电容理想特性，即使在微电网系统频率变化情况下，也可通过控制方式实现虚拟阻抗网络参数的在线实时编程。
为了验证上述方案的可行性，根据变换器运行需要进行理论分析和研究，具体目标要求是：消除变换器输出电流中的5次谐波。根据图5设置5次滤波单元作为PVPN串联至变换器输出侧。根据图4b可得系统传递函数为：