一种LCL滤波器有源阻尼策略与设计方法

针对LCL滤波器的谐振峰特性会导致系统不稳定、中大功率变流器中无源阻尼方法的阻尼损耗会引起严重发热问题,根据LCL滤波器的传递函数和电容支路电流对系统阻尼的影响,提出一种电容支路电流反馈有源阻尼策略和反馈参数设计方法。研究了电容支路电流反馈有源阻尼策略对系统谐振峰增益和开关频率处增益的影响,将该有源阻尼策略和无源阻尼法进行了对比研究,得出电容支路电流反馈有源阻尼控制策略反馈参数的设计方法。对带有LCL滤波器的并网逆变器进行了仿真研究,仿真结果表明这种有源阻尼策略能有效抑制LCL滤波器的谐振峰,降低输出电流在谐振频率处谐波,增加系统的稳定性。     

阻尼损耗最小化的LCL滤波器参数优化设计

针对并网逆变器LCL输出滤波器三阶系统的不稳定性和电流谐波所带来的损耗问题,推导电感比、阻尼电阻值与谐振频率、电流谐波衰减比以及阻尼损耗之间的关系表达式,以此为依据,提出一种在保证滤波性能的前提下阻尼损耗最小的滤波器参数优化设计方案。优化方案在保证滤波效果的同时,可以减小电感取值,降低阻尼损耗,尤其适用于大中功率场合。仿真和实验结果验证了理论的正确性和优化方案的有效性。     

适用于并网逆变器的新型LCL滤波器

针对LCL滤波器应用于并网逆变器过程中,存在谐振问题和滤波电容在5、7次谐波的作用下过流损毁的现象,首次提出了一种新型的LCL滤波器。在传统滤波支路中引入一个并联谐振和一个串联谐振,并联谐振实现滤波电容的保护,串联谐振实现开关频率谐波的滤除。首先推导了该方案下系统电压和滤波支路电流的传递函数,接着分析了滤波电容参数变化对滤波支路谐振点的影响,合理选取了本方案各元件的参数。最后对两种滤波结构进行仿真和实验,证明了所提方案在具有相似滤波效果的条件下,保护了滤波电容,降低了无源阻尼的损耗。     

LCL滤波器的新型有源阻尼控制

针对光伏并网变换器所采用的LCL滤波器,首先分析了其采用三种无源阻尼方案时的频率特性。然后,根据串并联混合型无源阻尼方案系统传递函数框图变换,提出了一种采用电容电流PI反馈的新型有源阻尼控制方案。随后,利用阻抗模型研究了串联电阻无源阻尼方案、电容电流比例反馈有源阻尼方案和电容电流PI反馈有源阻尼方案对逆变器特性的影响。结果表明,电容电流PI反馈方案可以有效地增加LCL滤波器谐振频率处的阻尼,同时也增加了控制的自由度。最后,特征值分析表明新方案具有更大的控制参数稳定域,并利用PSCAD进行了仿真验证。新型有源阻尼方案不仅能够有效抑制LCL滤波器的振荡,而且与传统方案相比性能更佳,具有良好的工程实践价值。     

混合阻尼滤波器在电网扰动装置中的应用研究

电网扰动发生装置因输出电压中丰富的谐波成分和接入被测设备的多样性,采用LC滤波器极易发生谐振。传统阻尼滤波器虽然可以抑制输出振荡,但滤波器的滤波效果较差,装置的输出电压上会出现明显的开关频率级的谐波。混合型阻尼滤波器采用了改进的电路结构,利用电阻与电容串联再与另一电容并联的方式,使滤波器拥有了适当的阻尼,可以有效抑制系统的谐振,同时还能满足装置的输出滤波性能。实验验证了混合型阻尼滤波器的有效性和突出优点。     

三相并网逆变器LCL滤波器的研究及新型有源阻尼控制

相比较传统的L型滤波器,LCL滤波器以其较低的成本和更好的高次滤波衰减能力适合应用于大功率场合下的三相并网逆变器。文章详细分析了根据逆变器电压电流传感器安装位置不同导致网侧等效阻抗的变化以及对并网逆变器采用不同电流控制方式时的系统稳定性。针对LCL滤波器本身存在的谐振问题以及传统的增加滤波器无源阻尼电阻会带来系统额外的功率损耗,降低变流器效率等缺点,文章通过建立基于LCL滤波器滤波电容串联和并联阻尼电阻的系统控制模型,构建系统传递函数并利用系统传函等效原则,选择滤波电容电压前馈分别实现基于有源虚拟阻尼电阻串联和并联的LCL滤波器系统控制方案,给出前馈系数计算方法。最后通过仿真和实验验证了采用基于有源虚拟阻尼电阻并联LCL滤波的三相并网逆变器控制策略,仿真和实验结果表明在不增加系统额外功率损耗的同时,逆变器并网电流工作稳定且谐波含量低。     

矩阵变换器的阻尼输入滤波器设计

在输入侧将矩阵变换器等效为一个buck型PWM整流器,推导出了采用LC滤波器的矩阵变换器输入电流与输出电流及输入电压之间的传递函数关系.给出了输入滤波器中的电感及电容参数选择方法.分析表明若输入滤波器仅采用LC电路将导致谐振频率附近输入电流振荡,引起系统不稳定.给出了一种带阻尼的输入滤波器的设计方法并进行了仿真验证.同...     

一种新型的PWM变换器LCL滤波器有源阻尼控制策略

本文提出了一种新型的PWM变换器LCL滤波器有源阻尼控制方法。针对LCL滤波器的谐振问题,传统的方法是在滤波电容上串联电阻来抑制谐振,但这种方法会带来功率损耗。通过有源阻尼控制,可以有效地抑制LCL可能带来的谐振。在有源阻尼方法基础上提出了滤波电容电流反馈的设计方法,同时结合滤波电容电流估算的方法,实现了无附加电流传感器的LCL滤波器的有源阻尼控制。这种方法可以有效地抑制系统谐振,改善变换器输出电流波形,同时不需要增加额外的传感器。实验结果验证了这种方法的有效性和实用性。     

三相并网逆变器的LCL滤波器设计及其有源阻尼策略研究

在系统输入、输出模型与传递函数的基础上,针对含LCL滤波器的三相并网逆变器提出了一种优先考虑滤波效果的LCL滤波器设计方法。为了抑制LCL滤波器的固有谐振,在基于同步旋转坐标系的三相并网逆变器控制中,提出了一种电容电流反馈有源阻尼法。最后通过仿真和实验对本文提出方法的正确性和有效性进行了证明。     

矩阵变换器的阻尼输入滤波器设计

在输入侧将矩阵变换器等效为一个buck型PWM整流器,推导出了采用LC滤波器的矩阵变换器输入电流与输出电流及输入电压之间的传递函数关系。给出了输入滤波器中的电感及电容参数选择方法。分析表明若输入滤波器仅采用LC电路将导致谐振频率附近输入电流振荡,引起系统不稳定。给出了一种带阻尼的输入滤波器的设计方法并进行了仿真验证。同时分析了矩阵变换器的电磁传导发射EMI特性,指出工业化的矩阵变换器需要加装EMI波器。     

基于带通滤波器的LCL型滤波器有源阻尼控制

三相电压源型并网逆变器交流侧采用LCL滤波器可有效地减小滤波器体积和容量,但易引起滤波器谐振问题。采用有源阻尼控制方法可以避免滤波器的谐振问题,在不额外增加传感器的前提下,提出了基于带通滤波器的有源阻尼控制策略。分析了带通滤波器环节分别采用调制波带通滤波控制、反馈电流带通滤波控制和比例积分谐振(proportionintegration resonant,PIR)调节器控制的3种控制方法,并对3种有源阻尼方案进行性能比较。仿真和试验结果验证了3种有源阻尼控制方法的有效性,且采用PIR调节器的方法更适应于谐振频率多变的系统。     

有源滤波器LCL并联虚拟阻尼控制策略及离散域稳定性分析

有源滤波器LCL滤波系统存在谐振,需要引入阻尼。通过对比分析,发现当有源滤波器采用电流定时比较控制时,滤波电容并联虚拟阻尼策略最为适宜。该策略检测滤波电容的谐波电压,通过比例环节等效于电容并联虚拟谐波电阻,增强系统的阻尼作用,整个策略实现简单且避免了微分运算。通过建立离散域的数学模型,根据朱利稳定性判据求得虚拟阻尼系数的稳定域条件:即采样频率需大于滤波器谐振频率的6倍,以保证系统的稳定性;进而,系统的稳定域随采样频率的提高而增大,随滤波器谐振频率或滤波器网侧总电感值的增大而减小。仿真和实验分析证明了所提出的虚拟阻尼策略及理论分析的正确性。     

LCL滤波器无源阻尼和有源阻尼对多逆变器并网谐振影响对比分析

多并网逆变器系统谐振是由滤波器输出谐波与电网谐波共同作用的结果。LCL滤波器谐振是滤波器输出谐波的主要因素之一,因此提出LCL滤波器谐振阻尼方法对多并网逆变器系统谐振的影响进行分析。首先,分析多并网逆变器系统谐波交互的机理;其次,建立无源阻尼和有源阻尼的多并网逆变器系统阻抗模型,对比分析2种阻尼方法对低频谐振和超高次谐振的影响;最后,采用3台并网逆变器进行仿真实验验证所提理论的有效性。     

LCL型光伏并网逆变器电流内环控制方法

针对LCL型光伏并网逆变器存在的谐振问题,建立了电流内环的控制模型,并分析了其开环传递函数。由分析可知,采用逆变器输出电流反馈进行电流内环控制时,控制器中包含一个固有阻尼项,该阻尼项有利于提高控制系统的阻尼、抑制LCL滤波器的谐振。在此基础上,提出了一种基于逆变器输出电流反馈的准比例谐振(proportional resonant,PR)电流内环控制策略。该控制策略没有引入额外的无源阻尼和有源阻尼,仅使用逆变器输出电流反馈进行控制,便可有效抑制LCL滤波器的谐振问题,提高控制系统的稳定性。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

并网逆变器输出LCL滤波器的优化设计

具有优越滤波性能、易于集成和封装的LCL滤波器在分布式并网发电系统中的应用日益广泛,然而零阻尼引起的谐振问题不仅影响闭环控制系统的稳定性,而且导致入网电流性能降低。如何设计和优化滤波参数来提升LCL滤波器的滤波性能成为研究的热点。在滤波总电感和滤波电容满足系统性能的条件下,比较分析了电感分布系数和阻尼电阻对系统的稳定性、滤波效果、开关次谐波衰减比、阻尼值及阻尼损耗的影响,并在此基础上,给出了电感分布系数和阻尼电阻优化方法一般设计流程。仿真结果表明该优化方法是有效的。     

基于LLCL滤波器混合阻尼策略设计方法

对基于LLCL滤波器的并网逆变器采用有源阻尼法与无源阻尼法相结合的混合阻尼控制,能很好地抑制系统谐振峰处和开关频率处谐波。首先,分析了LLCL滤波器无源阻尼法和有源阻尼法的特性以及两种方法对系统谐振峰处增益与开关频率处增益的影响。其次,将两种方法进行了对比,得出了LLCL滤波器混合阻尼参数的设计方法。最后,通过三相并网逆变器的仿真与实验,对提出的混合阻尼参数设计方法及控制策略进行验证。     

组串式三电平并网逆变器有源阻尼的研究*

组串式LCL型三电平并网逆变器结构广泛用于光伏发电系统中,其高阶输出滤波器与非隔离特性极易引起逆变器输出电流谐振甚至导致系统不稳定.为抑制其输出电流谐振,首先根据组串式并网逆变器的结构和控制建立闭环控制模型;然后针对此结构和控制的特点提出了有源阻尼算法的基本方案,并派生出四种有源阻尼方案;再利用系统闭环零级点对四种方案进行比较得出抑制效果较好的方案,并对其电网阻抗适应性进行分析.最终,通过搭建20 kW实验平台,对该有源阻尼的谐振抑制效果和电网阻抗适应性进行了检验.     

风电并网LCL滤波逆变器电容电压反馈控制

针对传统LCL滤波器在电容上串联电阻造成的能量损耗,提出采用滤波器电容电压估计值的高频分量作为反馈变量的控制策略,以此提高系统的阻尼,抑制LCL固有谐振。对于风力发电用逆变器多应用于频率不稳的弱电网的情况,引入含有阻尼因子的比例谐振(PR)控制,在系统频率波动范围较大时,也能有效抑制系统频率处的谐振。提出的控制策略在保证系统阻尼的同时,减少了系统损耗,特别适用于大功率低电压应用场合。实验验证了控制策略的正确性和有效性。     

双馈风机?串补输电系统次同步谐振的附加阻尼控制

双馈风机-串补输电系统存在次同步谐振的风险。为解决该问题,首先通过对风电串补输电系统建模,推导了风电串补输电系统的传递函数。然后通过对传递函数的分析,提出了附加阻尼控制方法。附加阻尼控制信号跟踪次同步电流的变化,修正相应输出电压,使得在次同步频率下变流器呈现正电阻,从而有效抑制谐振发生。采用次同步电流附加阻尼控制避免了基于多重旋转坐标系分频同步方法。该策略不影响原有控制器特性,且同步频率下的阻尼可调,因此可以有效抑制次同步谐振。通过算例仿真分析证明了所提出附加阻尼控制的合理性和正确性,该方法具有计算简单、便于实现等优点。     

LCL-LC型新能源并网有源阻尼及控制优化

为了有效抑制PWM的谐波,降低滤波器的成本和体积,由LCL和LC滤波器结合而成的LCL-LC滤波器应运而生。与LCL滤波器相比,LCL-LC滤波器的特点为总感值较低,开关频率处的谐波抑制能力较好。但其谐振问题严重影响了系统稳定性。在考虑控制延时的情况下,此处针对LCL-LC型分布式光伏并网逆变器提出了一种系统的参数设计方法,并引入一种基于电容电压反馈的有源阻尼策略。根据该方法,通过设定系统的稳定指标和动态响应指标,控制器参数和有源阻尼反馈系数可以很容易地被确定,且优化系统性能更加方便。最后,此处给出了实验结果来验证提出的设计方法和控制策略的正确性和有效性。