基于有源阻尼的并联有源滤波器输出LCL滤波器设计

提出一种基于并联型有源电力滤波器的输出LCL滤波器的设计方法.该方法在满足电流跟踪快速性、电流纹波最大允许值等基本条件下,选取了总电感值;并由基波无功损耗约束了电容量上限.在此基础上,考虑到开关次谐波电流衰减率以及谐振频率的制约,综合选取了构成总电感的L1和L2的值及电容量.为避免LCL滤波器发生谐振,采用了电容电流反馈的有源阻尼法,通过设计反馈系数,有效抑制了低次谐波的振荡.最后基于采用重复学习控制策略的并联型有源电力滤波器,通过PSCAD进行仿真验证.仿真结果表明了LCL滤波器的优越性以及所提设计方法的有效性.     

并联型有源电力滤波器输出LCL滤波器的有源阻尼控制

LCL滤波器可有效滤除并联型有源电力滤波器APF输出的高次谐波含量,但也引入了谐振,对系统稳定性造成很大影响.传统的解决办法即增加无源阻尼电阻来抑制谐振峰,但难免增加损耗.采用了1种新型的引入电容电流反馈的有源阻尼法,通过设计反馈系数,有效抑制了低次谐波的振荡.最后基于采用重复学习控制策略的并联型有源电力滤波器,通过PSCAD进行仿真验证,证明了本设计方法的有效性以及采用有源阻尼的LCL滤波器的优越性.     

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。     

LCL滤波器有源阻尼控制机制研究

有源阻尼技术是实现LCL滤波器谐振峰值抑制的有效方法,目前已经有多种有源阻尼方案被提出。但已有文献对有源阻尼方案进行分析时均未涉及有源阻尼的机理问题,未给出各方案提出的依据。该文深入分析有源阻尼技术,指出有源阻尼实质上是对系统谐振峰值附近对应的输出频率成分的反馈控制,当该反馈为负反馈时可以实现较好的抑制效果,且反馈深度越深,谐振峰值抑制效果越好。在此基础上,不仅解释了现有基于逆变器侧电感电流、滤波电容电流及其电压反馈控制的有源阻尼技术的本质,还得到了基于包括滤波电容、逆变器侧电感以及网侧电感在内的有源阻尼反馈环节的设计要求,并推演了LCL滤波并网系统中可行的有源阻尼控制方案。实验结果验证了理论分析的正确性。     

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。     

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。     

并联有源电力滤波器中LCL滤波器的分析与设计

并联有源电力滤波器(active power filter,APF)要求较高的补偿带宽和较低的开关纹波含量。LCL滤波器由于可以兼顾低频段增益和高频段的衰减,是APF输出滤波器的较好选择。但LCL滤波器是三阶系统,设计较为复杂且存在谐振点振荡问题。现有的论文主要是通过MATLAB仿真图形分析LCL滤波器的性能,不能给出定量的公式化描述。笔者推导了带阻尼电阻的LCL滤波器的S域传递函数,并将其分解为几个典型系统的组合,利用数学推导详细分析了LCL滤波器中各个参数变化对系统性能的影响,为LCL的参数调整提供了理论依据。仿真和实验结果证明了所提出理论的正确性。     

有源电力滤波器的LCL滤波器分析与设计

有源电力滤波器输出LCL滤波器兼顾了低频段增益和高频衰减,但是参数难确定。采用基于谐波分析,获得最大谐波变化率。并利用电流的纹波限制,综合得到单电感L的取值范围。分析LCL滤波器,证明在相同滤波效果下,LCL滤波器的总电感约为单电感L滤波器的1/3。匹配谐振频率设计LCL滤波器的电容和阻尼电阻,仿真证明了该设计的参数是可行的。     

LCL滤波的光伏并网逆变器有源阻尼与无源阻尼混合控制

通过建立LCL滤波的光伏并网电流控制内环模型,就电网电感对谐振频率、无源阻尼效果和电容电流反馈的有源阻尼效果三者的影响进行了分析.结果表明,电网电感能降低谐振频率,增强有源阻尼效果,削弱无源阻尼效果.结合有源阻尼受延迟等控制非理想因素影响较大、而无源阻尼不受此影响的特点提出了一种采用有源阻尼与无源阻尼相结合的混合阻尼策略,它对于电网电感和控制延迟都具有良好的适应性.混合阻尼设计中以阻尼系数为对象,以阻尼系统对电网电感的适应能力为设计目标,计算和校验电流反馈系数和阻尼电阻取值,给出了具体设计方法.设计实例的仿真和实验结果证明,该方法设计的阻尼可以稳定运行,并对弱电网具有良好的适应性.     

A sensorless Kalman filter-based active damping technique for grid-tied VSI with LCL filter

Employing the LCL passive filter in inverter-based distributed generation to ensure high quality power delivery comes at the expense of poor performance due to the resonance phenomenon. Literature elucidated several active approaches to mitigate this phenomenon. This paper proposes a sensorless active damping technique that is able to restrain the resonant current component through the estimation of the filter capacitor current using the Kalman filter. The Kalman filter is able to improve the quality of the estimated variables in noisy environments accompanied with measurements and model uncertainties. The effect of LCL filter parameter mismatch on the performance of the Kalman filter is assessed. Stability and convergence analyses are also conducted. An effective tuning method for the grid current controller employing a proportional-resonant controller is adopted. Experimental evaluations were conducted to validate the proposed control strategy.     

基于LCL滤波有源阻尼控制的Z源逆变器并网研究

与传统的逆变器相比,Z源逆变器由于其具有可以实现升降压功能、无需插入死区时间等优点而得到了广泛的应用。针对逆变器输出电压、电流高次谐波含量大的缺点,提出采用LCL型滤波器进行滤波,其滤波性能优异,但带来的谐振峰易引起系统的不稳定。所以采用电容电流内环、电网电流外环的双电流环有源阻尼方案对谐振峰进行抑制。为避免多次调试参数,提出一种控制参数设计方法,即对传递函数进行极点配置,从而得出最佳控制参数。在保证系统稳定性的前提下使系统具有一定的鲁棒性。最后,通过仿真和实验结果验证了所提方案的有效性和可行性。     

三相电压型PWM变流器交流侧LCL滤波器的有源阻尼策略研究

三相电压型PWM变流器是分布式可再生能源发电单元接入传统配电网的主要接口设备。在PWM变流器主电路设计中,采用LCL滤波器替代传统的L型滤波器已经被广泛地接受。针对含LCL滤波器的三相电压型PWM变流器,在系统输入输出模型与传递函数的基础上,提出了一种新型LCL滤波器优化设计方法。与传统L型滤波器相比,该方法具有电感总量小、动态性能好、系统成本低的优点。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电压型PWM变流器控制中,通过在电流环中增加陷波滤波器的方法实现了LCL滤波器的有源阻尼。最后通过仿真和实验对所提出方法的正确性和有效性进行了证明。     

并网逆变器用LCL滤波器新型有源阻尼控制

针对并网逆变器用LCL输出滤波器的不稳定性,在分析LCL滤波器无源阻尼控制算法的基础上,提出了一种基于电容电流估计的三闭环LCL滤波器有源阻尼控制算法.算法引入电容电流内环以抑制系统不稳定的现象,电容电流信号通过估计过程得到.定性分析了提出算法的稳定性.因省去了以往无源阻尼控制算法中用以抑制系统谐振而增加的阻尼电阻,而...     

并联有源滤波器输出LCL滤波器研究

基于电流最大允许脉动、逆变器开关频率和阻尼特性要求,提出了应用在三相并联有源电力滤波器中的LCL滤波器的一种新颖的设计方法。LCL滤波器是一种滤除逆变器开关谐波的有效手段,具有比LC滤波器更优异的性能,能够克服由于电网阻抗的不确定性而影响滤波效果的缺点。在详细介绍设计过程的基础上,给出了一个设计实例。为了避免LCL滤波器发生电流谐振,通常需要加入阻尼电阻,则导致损耗增加,降低系统效率。提出一种新的控制策略,引入电容电流反馈的方法,有效地替代了LCL滤波器中电阻的阻尼作用。通过调节反馈系数,不需要改变系统谐振频率,同时增强了阻尼作用,有效地抑制了低次谐波的振荡。仿真和实验结果证明了设计的LCL滤波器和采用的控制策略的优异性能。     

LCL滤波的风电网侧变流器有源阻尼策略

为提高基于LCL滤波器拓扑的风电变流器系统稳定性,对变流器的谐振阻尼策略进行了研究。通过对LCL滤波的变流器电流闭环特性分析,提出了一种新型的有源阻尼策略。利用电容电流和比例环节对电网电流闭环极点进行配置,以增大电网电流闭环控制系统的阻尼,抑制谐振发生。为降低采样环节对系统稳定性的影响,提出了利用相位超前滤波器对延迟进行补偿的措施。通过搭建基于LCL滤波器的风力发电系统网侧变流器仿真模型和实验系统,对理论进行了验证。仿真和实验结果证明所提出的控制方案是正确可行的。     

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并网变流器反馈阻尼控制方法的研究

LCL滤波器在提高并网变流器电流质量的同时,却不可避免地引入了谐振和稳定性的问题。在讨论和研究了不同侧电感电流反馈控制方法的基础上,针对并网侧电感电流反馈,提出了通过协调优化数字控制系统中的采样频率与谐振频率的比值关系,从而实现并网变流器的无阻尼控制的方法。针对并网变流器侧电感电流反馈控制方式,提出了利用改进的高通滤波器来提取谐振分量进行滤波阻尼的控制方法。这两种LCL滤波器阻尼控制方法,均不需要在主回路中增加额外的传感器,设计过程简单、可靠性高,便于工程实际应用。最后,通过实验结果验证了理论分析的正确性以及控制方法的可行性。