多机并联LCL型APF谐振特性分析及抑制策略研究

由于LCL型有源电力滤波器(APF)作为一个三阶系统,不仅能够保证滤除高频开关分量,同时在相同的容量下,可大大降低电感取值,因此在配电网被大量采用。然而,随着LCL型APF大量并网,其自身产生的谐振问题开始凸显。本文针对配电网内并联LCL型APF与电网之间交互影响问题,建立了并联LCL型APF系统等效电路模型,并对多机并联LCL型APF系统进行了并联谐振特性分析,得出了并联谐振的表达式;提出一种基于电容支路电流反馈的有源阻尼策略来替代无源阻尼,对APF并联系统机网谐振进行抑制,进而分析了不同有源阻尼参数对并联谐振抑制效果的影响。最后通过RT-LAB仿真验证了上述理论分析的正确性与抑制策略有效性。     

改善PCS并联稳定性的有源阻尼控制策略

储能变流器（PCS）是储能系统的重要组成,抑制PCS并联系统谐振尖峰有助于提高PCS并网运行的稳定性。通过分析多台PCS并联系统谐振尖峰的抑制原理,研究并联虚拟电阻抑制897 Hz处的谐振尖峰,提出基于数字低通滤波器的有源阻尼控制策略,通过引入虚拟阻抗增加系统阻尼,使系统输出电流中的谐波含量明显减少,从而抑制PCS并联系统谐振尖峰,提高PCS系统并联稳定性。     

模块化三电平静止无功补偿器的新型有源阻尼控制研究

本文关注模块化三电平静止无功补偿器因为并联台数变化引起的电网等效阻抗的变化,并据此提出了针对传统有源阻尼策略的改进策略。首先,建立了单台小信号等效模型,并从PCC处将单台等效模型拓展到多台并联模型。通过对谐振电流特性的分析,得出结论,在N台并联系统中,单台等效网侧阻抗扩大了N倍。同时分析了系统并联台数对谐振特性的影响,并提出了针对模块化三电平静止无功补偿器的新型有源阻尼策略。最后,通过实验研究,验证多台并联系统建模和谐振特性分析的正确性,所提出的新型有源谐振阻尼策略能够很好地抑制并联系统谐振。     

弱电网下多APF并联耦合及谐振研究

研究了多有源电力滤波器（APF）系统在弱电网下的谐振问题。由于弱电网下存在电网阻抗,并联系统中APF通过公共节点电压相互耦合,产生谐振。首先结合公共节点电压以及网侧电流间的相互关系,得到APF并联系统的传递函数矩阵。针对该传递函数矩阵,分别在LCL滤波器相同和不同参数情况下,对弱电网下APF并联系统的谐振特性展开分析,进而引入虚拟电阻型有源阻尼方法抑制系统谐振。最终搭建仿真和实验平台对研究结果进行了验证,证明了该方法的正确性和优越性。     

多模块并联逆变器系统中网侧电抗对谐振特性的影响分析

新能源并网发电系统中常采用LCL型滤波器的多台逆变器模块化并联结构。由于LCL型滤波器本身故有的谐振特性,故实际应用中常采用无源阻尼或者有源阻尼的方法抑制谐振峰幅值。在理论研究中,通常将电网抽象为理想三相电压源而未考虑网侧电抗取值对系统谐振特性的影响;但在实际工程应用中,由于变压器漏感或线路自感等因素电网侧存在不可忽略的电抗。该文从多模块并联逆变器系统的控制结构入手,通过建立数学模型给出多台逆变器并联情况下系统谐振特性的分析方法,提出单台等效模型,并定义了新的变量——网侧总电抗Lc。深入分析使用有源阻尼时网侧总电抗取值对常用阻尼策略效果的影响,并给出保证系统稳定前提下网侧总电抗的取值范围。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于有源阻尼的多逆变器并网谐振抑制

由于电网阻抗的耦合作用,基于LCL滤波器并网的光伏逆变器之间会产生并联谐振。针对多逆变器并网的谐振问题,提出了一种基于多逆变器并网闭环控制模型的有源阻尼控制策略。基于多逆变器并网拓扑,依据戴维南等效定理建立了多逆变器并网的闭环数学模型,分析了多逆变器之间的谐振机理;采用电容电流反馈构成有源阻尼以抑制并网谐振,给出了基于滤波电容电流反馈的多逆变器并网闭环控制框图;依据谐振阻尼表达式研究了有源阻尼系数对并网系统的稳态及动态特性的影响。在三台10 k W并网逆变器上进行了无阻尼环并网控制算法与加入有源阻尼环控制算法的对比实验,实验结果表明了所提出的有源阻尼控制方法的有效性和可行性。     

基于虚阻尼控制的T-SAPF滤波系统谐振抑制研究

为了降低整流桥、变频器等强非线性负载向电网引入的谐波污染,提出一种由并联型有源电力滤波器(SAPF)与晶闸管投切滤波器(TSF)构成的T-SAPF混合滤波系统。针对TSF可能与电网发生并联谐振的问题,在对谐振机理进行分析的基础上,提出一种可以抑制系统并联谐振的SAPF虚阻尼控制策略,将自调谐滤波算法应用于阻尼电流指令的提取,并根据三个约束条件来界定阻尼系数的有效值域。仿真结果表明,该虚阻尼控制策略能够有效抑制系统的并联谐振,降低谐振时PCC电压的畸变程度,同时保证谐波电流的补偿效果。     

基于PSC-PWM的MMC-SAPF中压配电网谐振阻尼技术

中压(medium voltage, MV)配电网中无功补偿电容器易与网侧电感形成并联谐振，放大公共耦合点(point of common coupling, PCC)电压。为了应对两电平并联型有源电力滤波器(shunt active power filter, SAPF)不适用于中压配电网场合，且只抑制谐波不能解决谐波与谐振同时存在的问题，提出了一种基于模块化多电平的并联型有源电力滤波器(modular multilevel converter based SAPF, MMC-SAPF)的谐振阻尼技术。首先分析了MMC-SAPF的工作原理，采用载波移相调制策略(phase shifted carrier PWM,PSC-PWM)以及电容电压平衡控制策略，以实现MMC-SAPF的高等效开关频率。然后分析了MV配电网的谐振机理，指出谐波抑制策略失效的原因，在此基础上，提出将MMC-SAPF控制为谐振频率处的虚拟电阻，提高系统阻尼比以治理谐振。搭建了一台60 V/2 kVA的实验样机，并构建7次谐振环境，实验结果验证了复合控制策略阻尼谐振的有效性。     

并网逆变器系统的谐振抑制研究综述

总结了并网逆变器系统谐振抑制方法的国内外研究现状。分别针对单机型和多机型两个类型进行综述。建立了并网逆变器系统等效模型,并据此分析了单机和多机并网系统的谐振机理;分析了各无源阻尼方法的阻尼特性、滤波特性以及损耗特性,指出了影响单电流闭环控制系统稳定性的因素,从系统降阶、串联滤波器以及状态反馈3种不同的谐振抑制思想总结了现有有源阻尼方法,并从系统性能方面分析了各有源阻尼方法的优点和不足。依据多机并网谐振机理归纳和探讨了谐波源消除法和阻抗重塑法的谐振抑制思路,指出两者均具有全局性的特点,并展望了多机并网系统谐振抑制的进一步研究方向。     

分布式光伏多机并联谐振抑制策略

针对分布式光伏集群系统中多机并联产生的谐振问题,提出了一种基于估算滤波电容电压反馈和并网点(PCC)电压比例控制相结合的谐振抑制策略。首先,分析了分布式光伏系统中多机并联谐振的产生机理。其次,提出了估算滤波电容电压反馈的有源阻尼控制算法。再次,为达到更好的谐振抑制效果,在上述算法的基础上引入PCC电压比例控制,并根据其数学模型进行了稳定性分析。最后,通过仿真对比和实验研究,验证了所提谐振抑制策略的正确性和有效性。     

弱电网下LCL换流器谐振的自适应抑制研究

LCL型换流器因其体积小,滤波性能好等优点广泛地应用于并网系统中。但其自身的谐振问题不可忽略,电容电流反馈的有源阻尼方法是常用的谐振抑制方法。在实际应用中,电网阻抗能够对LCL滤波器谐振产生影响。基于此,本文提出一种基于遗传算法优化RBF神经网络的自适应谐振抑制方法,该方法首先依据遗传算法对RBF神经网络进行初始参数的优化;利用RBF神经网络自身的辨识能力对PI控制器的参数进行识别,实时修正PI控制参数和有源阻尼系数,从而实现了LCL型换流器在电网阻抗变化时保持系统稳定。最后分别采用传统无参数优化方法、RBF神经网络优化方法以及本文所提方法进行实验,通过仿真结果的分析,验证了该方法的有效性。     

一种用于配电系统谐振抑制及谐波治理的新型PAPF控制方法

针对配电系统中时有发生的并联电容器与电网阻抗之间谐振的现象,该文首先分析了传统的负载电流检测方式下并联型有源电力滤波器(parallel active power filter,PAPF)对系统谐振的抑制情况。分析表明,由于无功补偿电容器的影响,传统控制策略下的PAPF对系统谐振的抑制效果不理想,同时当检测的负载电流中包括无功补偿电容器电流时,系统还有可能出现不稳定的现象。针对这种情况该文提出了一种新的PAPF控制策略,该控制策略可以在进行谐波治理的同时有效抑制负载谐波电流或者系统谐波电压造成的并联电容器与电网阻抗之间的谐振。最后给出了实验验证结果。     

基于虚拟谐波电阻的微网同步定频电流控制法

孤岛微网同步定频电流控制法具有逆变器间功率均分效果受系统运行参数影响小,抗电压扰动能力强,实现方法简单等优势。但是,其应用于含非线性不平衡负荷的微网时存在电压畸变及不平衡问题。为此,文中提出基于虚拟谐波电阻的同步定频电流控制法,通过引入虚拟谐波电阻,降低逆变器低次谐波频域的输出阻抗,抑制电压畸变及电压不平衡。同时,在并联逆变器间实现谐波电流的合理均分。建立逆变器的输出阻抗模型,依据模型分析发现虚拟谐波电阻会引起谐振并放大高次电压谐波,为此采用有源阻尼控制抑制谐振产生。仿真及实验结果表明所提控制方法可以有效的改善电压波形质量并实现逆变器间谐波电流的合理均分。     

三相光伏并网逆变器电网高阻抗谐振抑制方法

针对电网电压高阻抗LCL滤波器谐振问题,提出一种虚拟电阻+电容有源阻尼方法。该方法将虚拟电阻和电容串联之后与三相光伏并网逆变器的滤波电容并联。通过滤波电容电压得到虚拟电阻和电容支路的电流,将虚拟电阻和电容支路的电流作为LCL滤波器谐振抑制有源阻尼电流给定。通过逆变侧电流闭环控制,实现对三相光伏并网逆变器电网高阻抗LCL滤波器谐振抑制。建立15 k W的T型三电平三相光伏逆变器平台,对所提有源阻尼方法进行稳态实验,实验结果验证所提方法的可行性和正确性。     

LCL型多逆变器并网系统谐振研究综述

多逆变器并网系统谐振将威胁电网的稳定运行。由于具备较好滤波效果,LCL型滤波器常被作为并网逆变器的输出滤波器。鉴于近年来又有很多LCL型多逆变器并网系统谐振机理分析和抑制方法被提出,有必要进一步梳理和总结。首先,介绍了多逆变器并网发电系统电路拓扑及等效电路。然后,梳理了频域分析法、模态分析法和多输入多输出模型分析法的基本概念及其在系统谐振机理分析中取得的新成果。接着,重点介绍了有源阻尼法、阻抗重塑法和采用有源阻尼器在系统谐振抑制方面的优点和局限性,揭示了虚拟电阻和陷波器的应用是上述方法的关键技术。同时,还分析了分层控制、控制器参数优化以及系统配置优化在系统谐振抑制方面的应用。最后,从新型电力系统建设趋势的角度,认为多逆变器并网系统正朝着大规模、多参数和不同控制方法并用的复杂系统方向发展,需要多种分析方法相结合才能准确分析其谐振机理。对于多逆变器并网谐振的抑制方法而言,传统有源阻尼法、阻抗重塑法和有源阻尼器将得到进一步深入研究,谐振在线监测技术或将成为该研究新的突破口。     

多逆变器并网系统谐振混合阻尼参数设计

多逆变器并网系统谐振是高比例新能源新型电网必须解决的问题。文中分析了改进型有源阻尼、阻抗重塑和有源阻尼器的优缺点后,认为混合阻尼策略更符合工程经济需求。首先,介绍了单台LCL型逆变器混合阻尼参数设计过程;然后,在分析多逆变器系统谐振机理的基础上,根据混合阻尼的阻尼系数特点,提出先确定有源阻尼参数再确定无源阻尼参数,并采用总谐波率和谐波系数两个指标评价并网电能质量的参数设计方法;最后,在Matlab/Simulink仿真平台上进行验证。结果表明,所提方法设计的混合阻尼参数对系统谐振具有良好的抑制效果,并且能较好地适应系统阻抗的变化。     

三相四线三电平APF并联运行有源阻尼方法

由于滤波性能良好,电感-电容-电感(LCL)滤波器被越来越广泛地应用于有源电力滤波器(APF)。对于单台应用的APF来说,一般采用基于并网电流反馈的有源阻尼方法衰减LCL滤波器的谐振尖峰。然而,在多台APF并联运行以提高补偿容量的场合,传统的有源阻尼方法抑制谐振的效果会显著降低,甚至造成系统无法正常运行。本文在推导并联运行APF的LCL滤波器等效模型的基础上,提出一种新型有源阻尼方法。该方法根据系统并联台数对有源阻尼控制器参数进行自适应调整,提高了APF并联运行系统参数的鲁棒性和系统的稳定性。在3台三相四线三电平APF并联运行系统上的仿真和实验结果验证了所提出方法的有效性。     

基于LCL滤波器优化的微电网多逆变器稳定运行控制系统

为了有效控制逆变器谐振现象,保障逆变器稳定运行,设计基于LCL滤波器优化的微电网多逆变器稳定运行控制系统。依据LCL多逆变器拓扑结构,创建LCL滤波器三相微电网多逆变器的状态空间数学模型。依据该数学模型,分析滤波器的谐振特性,采用2个互相独立的单相逆变器实现对平衡三相LCL逆变器中谐振控制,利用单相LCL逆变器完成控制策略研究;利用被动阻尼策略,通过电容支路串、并联阻尼法对LCL滤波器的逆变器进行振荡控制优化;利用主动阻尼策略,在不添加其他传感器和控制闭环的条件下,运用2对零极点使闭环系统中全部的主导极点都在垂直平面单位圆中,抑制LCL滤波器谐振问题,以实现系统稳定运行控制优化。实验表明,该方法通过主动阻尼和被动阻尼控制策略对LCL滤波器进行优化,能够确保微电网多逆变器的母线电压以及暂态波形的稳定,控制效果好。