电压源型换流器LCL滤波器确定性设计

为保证LCL滤波器性能、提高LCL滤波器参数设计效率,基于电压源型换流器(VSC)的序分量动态相量(DPSCs)谐波分析模型,提出了一种LCL滤波器参数的确定性设计方法。该方法对换流器侧电感、滤波电容和网侧电感分别进行计算。换流器侧电感由功率约束和电流动态跟踪约束确定,并选取其下限值作为设计值;滤波电容由无功功率约束确定;通过谐波分析模型定量计算VSC各次谐波分量,并以IEEE 1547标准规定的并网谐波电流畸变率为约束条件,计算出网侧电感值,最后通过稳定性分析和仿真与实验验证滤波器参数设计的有效性。实验结果表明,所设计的LCL滤波器使得开关频率附近的谐波电流减少至0.02 A,高次谐波电流含有率约为0.23%。所提出的LCL滤波器确定性设计方法能有效提高LCL滤波器参数设计效率,减少了参数设计过程中的反复试凑和复杂的优化算法。     

基于LCL滤波器的TL-Boost三相整流技术研究

三相四线制三电平Boost(TL-Boost)整流器具有降低开关管电压应力、提高系统功率密度等优点,此处将LCL滤波器应用到TL-Boost整流器中,可以进一步提高系统功率密度。兼顾减小滤波器体积以及提高系统稳定性两个要求,对该拓扑下的LCL滤波器参数进行设计。并基于网侧电流反馈,对三相四线制TL-Boost整流器进行建模分析,论证了引入数字信号处理(DSP)数字延迟有利于提高系统稳定性。仿真和实验验证了LCL参数设计及系统稳定性分析的合理性。     

DSTATCOM并网侧LCL滤波器设计研究

由于开关管通断过程产生的谐波以及谐波引起的系统不稳定等因素,配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)需要选用合适滤波器进行调节。而在保持总电感量相同的情况下,LCL型滤波器比L型滤波器有着显著的优势,因此,本文分别从滤波器对输出电压基波压降、DSTATCOM无功补偿的影响、补偿电流的开关谐波衰减度这三个方面分析了LCL滤波性能,基于这些分析并结合LCL滤波器常规设计约束总结出了DSTATCOM并网侧LCL滤波器的设计方法,最后通过实验验证所设计的LCL滤波器具有良好的滤波效果,提高了DSTATCOM系统的稳定性。     

基于网侧电流修正的新型LCL逆变控制器实现

相较于单L滤波器,LCL滤波器被广泛应用于三相大功率并网发电系统。LCL滤波器可在有效滤除高次谐波的同时减小滤波器的体积、降低滤波器的功率损耗。但使用LCL滤波器的并网发电系统的控制策略更复杂。在传统单电感控制策略的基础上,为解决LCL控制器的谐振问题,提出一种引入网侧电流修正量的新型控制器并进行分析。最后通过理论仿真和实验验证了控制策略的可行性。     

三电平PWM并网变换器LCL滤波器量化设计

随着并网变换器容量的增大,LCL滤波器的优势更加明显。在满足相同滤波效果的情况下,LCL滤波器所需电感值比L滤波器要小。以谐波电流衰减比作为优化目标,参数设计会大于实际要求,增加滤波器的体积与成本。通过基于二重傅里叶级数的三电平变换器脉宽电压谐波分析结果,提出一种三电平PWM并网变换器LCL滤波器的设计方法,实现滤波性能的量化。该设计方法不是以降低网侧电流谐波含量为目标,而是在THD满足要求的情况下尽可能的降低LCL滤波器的规格,降低成本,并对设计的LCL滤波器进行了仿真和实验,验证了所提方法的有效性。     

基于LCL滤波的双馈风电变流器有源阻尼法

在双馈风电变流器中,LCL滤波器通常串联在网侧变流器与电网之间来抑制开关频率周围的电流纹波。提出基于LCL滤波的双馈风电变流器新型有源阻尼方法,即根据测量的电网电压和LCL滤波器网侧电流,计算得到LCL滤波器的电容电压,并将该电容电压经过有源阻尼模块加到网侧变流器电流环的输出电压指令上。对系统稳定进行分析,给出合适的网侧变流器电流环比例增益;并分析有源阻尼系数对系统稳定的影响。仿真结果验证了该有源阻尼方法的有效性。     

LCL型并网逆变器谐振频率稳定域研究

由于LCL网络可能带来的谐振现象,LCL滤波器的设计以及LCL型并网逆变器的稳定控制一直是2个极大的挑战。对此,利用系统开环频率特性和奈奎斯特稳定判据,分析了LCL型并网逆变器基于逆变器侧电流反馈的数字单环控制系统的稳定性,并得出了LCL滤波器的谐振频率在低于1/6采样频率时,系统无需附加额外阻尼即可稳定运行,且对网侧电感变化具有较好的鲁棒性,而在高于1/6采样频率时,系统在无附加阻尼条件下无法稳定的结论。这为LCL滤波器谐振频率范围的设计提供了指导,使得系统可以在无需附加阻尼的情况下获得较好的稳定性和鲁棒性。最后以LCL型三相三电平并网逆变器为例,进行了仿真分析和实验验证,结果证明了理论分析的正确性。     

LCL滤波器的单相光伏并网控制策略

单相光伏并网发电系统采用LCL滤波器有利于抑制高频开关谐波电流进入电网,但是LCL滤波器增加了系统的阶数,增大了系统稳定性的设计难度。直流侧电压外环、网侧电流内环的双环控制策略适用于采用L或者LC滤波器的单相光伏并网发电系统,但不利于基于LCL滤波器系统的稳定性。提出一种电压环、功率环和电容电流环的并网控制策略,电压环稳定并网逆变器直流侧电容两端的电压,功率环调节光伏并网发电的功率因数,功率环和电容电流环共同提高系统的稳定性和抑制LCL滤波器引起的谐振尖峰。推导了系统的闭环传递函数,分析了控制参数对系统闭环极点分布和稳定性的影响。仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性。     

提高飞轮储能系统并网侧电能质量的设计研究

系统设计采用高速永磁同步电机(PMSM)作为飞轮电机,整体拓扑采用背靠背双PWM变流器结构,电网侧变流器采用LCL滤波器,以减小网侧电流开关频率整数倍附近的高次谐波。其次,网侧整流器采用双闭环控制,以实现并网侧高功率因数,而PMSM侧逆变器采用弱磁控制。另外,设计分析并仿真验证了复矢量PI电流调节器,提高了系统鲁棒性。最后,搭建了飞轮储能系统(FESS)实验样机平台,通过实验验证了该系统设计与控制方案的有效性。     

应用于双馈风力发电机的LCL型滤波器

根据对LCL型滤波器元件参数的约束条件的分析,提出在双馈风力发电机(DFIG)系统的网侧变换器(GSC)侧连接星形LCL型滤波器,在转子侧变换器(RSC)侧连接三角形LCL型滤波器,并以2.5 MW的DFIG为例,给出了各滤波器的参数。仿真结果表明,采用了提出的LCL型滤波器设计方法后,DFIG系统的GSC侧总谐波畸变率(THD)下降为1.70%,RSC侧总谐波畸变率下降为1.64%,滤波效果远优于L型滤波器。