PWM逆变器中新型共磁芯滤波器的设计与应用

LCL无源滤波器常与逆变器串联用来抑制逆变器产生的开关频率附近的高次电流谐波。为了降低无源滤波器的成本和体积,提出一种新型的应用于LCL滤波器的共磁芯电感,即网侧电感与逆变器侧电感共用1个磁芯。这种结构的滤波电感与独立结构的LCL滤波电感相比体积更小、成本更低且具有较好的滤波效果。理论推导与仿真实验结果验证了新型滤波电感的有效性。     

磁集成式LCL滤波器在牵引网高次谐波抑制中的应用

为抑制机车牵引变流器流入牵引网的高次谐波,减少滤波器占用机车的空间,提出一种磁集成式LCL滤波器新方案。为抑制LCL滤波器固有谐振尖峰,提出一种基于无电容电流传感器的有源阻尼瞬态直接电流控制方法;针对LCL滤波器占用空间过大的问题,将牵引绕组端口电感用作第一电感,通过磁集成技术将第二电感集成到牵引主变压器中以减少空心电抗器占用空间;通过Ansoft和MATLAB软件对采用磁集成式LCL滤波器的牵引传动系统进行场路耦合仿真。仿真与实验结果表明,磁集成式LCL滤波器不仅能够有效抑制机车注入牵引网的高次谐波,而且克服了传统LCL滤波器占用空间大的缺点。     

LCL滤波并网逆变器的控制策略

把LCL滤波器作为电压源型并网逆变器与电网的接口已受到广泛关注。与单电感L滤波器相比,利用电感值较小的LCL滤波器对入网电流的高次谐波具有显著的衰减效果,特别是在低开关频率的大功率并网逆变系统应用中更具明显优势,但是仅采用直接入网电流控制时,LCL滤波器接口的并网逆变器系统存在稳定性问题。该文采用电网侧电感电流和逆变侧电感电流双闭环控制策略对并网电流进行直接控制,电网侧电感电流作为外环更容易抑制并网电流的谐波因素,且可以直接控制入网电流的单位功率因数,采用逆变器侧电感电流作为内环可以增加系统阻尼,从而可抑制系统振荡,增加系统稳定性。对该方案进行系统建模,并深入分析了滤波器参数、控制器参数及系统稳定性之间的精确量化关系。仿真和实验结果表明,该控制策略既可有效抑制入网电流谐振和实现进网电流的高功率因数运行,同时又具有良好的稳态和动态性能。     

双Buck逆变器的磁集成技术研究

双Buck逆变器(DBI)是一种高效可靠的逆变器拓扑,但需要两个电感,且每个电感仅工作半周期,磁芯利用率低,体积和重量较大.分析了共用磁芯直接耦合和双磁芯四绕组两种磁集成方案的基本原理,指出这两种方法在实际应用时存在相互影响.在此基础上提出了一种新型的共用磁芯集成方案,即完全解耦方案,并进行了理论分析.实验证明,该磁集成方案可以完全实现两个电感的解耦,是一种较理想、实用的方案.     

基于谐振阻尼的三相LCL型并网逆变器谐波抑制优化策略

LCL型并网逆变器对高频谐波的衰减效果显著,但是内部滤波器自身容易出现谐振,而且对电网背景谐波电压引起的电网电流谐波抑制能力有限。针对逆变器中LCL型滤波器自身存在的谐振现象,在逆变器侧电流单环控制的基础上,分析其谐振机理,采用基于电感电流一阶微分前馈的谐振阻尼抑制谐振;同时建立谐波电网下的LCL型并网逆变器微分方程模型。在抑制谐振的基础上,主要分析网侧谐波电流环直接抑制方式,实现对电网电流谐振与谐波复合抑制,同时采用滤波电容临界值作为选择网侧谐波电流闭环的条件。分析闭环参数对系统性能的影响,给出控制参数的设计。实验结果验证了所采用控制策略的正确性和有效性。     

基于谐波频谱的LCL滤波器设计

此处研究了基于谐波频谱的LCL滤波器设计。针对LCL滤波三相并网逆变器,给出采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法控制的逆变桥桥臂电压输出谐波。依据EMI滤波器设计的方法,研究谐波频谱与谐振频率之间的关系,得出LCL滤波器的谐振频率。在此基础上,设计出满足并网要求且总电感量最小的LCL滤波器。最后通过三相并网逆变器的实验装置给出了LCL滤波器设计方案的实验效果。     

基于粒子群算法的逆变器侧电流反馈的LCL滤波器优化设计

LCL型输出滤波器因其良好的高频谐波衰减特性在并网逆变器中得到广泛应用。但LCL型滤波器的阻抗特性存在谐振峰,容易导致并网逆变器出现控制不稳定。为了有效抑制谐振,引入逆变器侧电流反馈作为有源阻尼,得到反馈控制下LCL滤波并联逆变器的数学模型。由于滤波器参数和控制参数相互耦合,在满足控制性能的同时优化滤波性能变得尤为复杂。本文提出一种基于粒子群算法对滤波器参数和控制参数进行优化的整体设计方法,以主要谐波段输出特性最佳为优化目标,兼顾滤波性能和控制性能。仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

基于LCL参数优化的新能源微电网并网逆变器控制方法

由于谐振尖峰的存在,谐波抑制效果差,从而影响并网逆变器输出的电能质量。针对此问题,提出基于LCL参数优化的新能源微电网并网逆变器控制方法。首先建立新能源微电网并网逆变器数学模型;设置LCL滤波器总电感、滤波电容和谐振频率3个参数,以此优化LCL滤波器滤波性能;最后结合有源阻尼法和无源阻尼法,提出基于LCL滤波器的并网逆变器协同控制策略。结果表明:所提方法应用下,THD仅为0.51%,要远远小于单一有源阻尼法和单一无源阻尼法的控制效果,说明本方法能有效消除LCL滤波器的高频谐振尖峰,降低并网电流总谐波畸变率,提高电能质量。     

基于LCL滤波的三相并网Z源逆变器研究

针对传统并网系统中应用的逆变器,输出电压电流的局限性、高次谐波含量大等缺点,提出将传统三相PWM并网逆变器和等效的Z源网络相结合,建立了三相Z源并网逆变器的数学模型。采用LCL滤波器对高次谐波进行滤波,LCL滤波器在低开关频率和电感较小的情况下较单电感滤波具有明显的优势。研究采用并网电流和电容电压双闭环控制策略对并网逆变器进行控制,给出了网侧电流分量的控制策略,以及外环电压设定值的约束条件。仿真结果验证了理论分析的正确性和控制策略的有效性。     

并网逆变器输出LCL滤波器的优化设计

并网逆变器PWM输出LCL滤波兼顾了低频段增益和高频衰减,参数不易选择。提出一种并联型有源电力滤波器中LCL滤波器的参数确定方法,在总电感设计的方案基础上,分析LCL滤波器的两个电感分配对滤波和控制性能的影响,提出了参数选择和优化的方法。仿真及试验验证了参数设计的可行性。