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。     

风电系统网侧LLCL型滤波器特性分析及仿真研究

风力发电系统通常采用L型和LCL型滤波器,这2种滤波器对变流器开关频率附近的高次谐波抑制能力相对有限。为此提出了LLCL型滤波器,即在LCL型滤波器电容支路中串联小电感达到开关频率处串联谐振,从而实现最大程度减小开关频率附近谐波对电网的影响。分析了L型、LCL型、LLCL型滤波器的结构及滤波特性,讨论了LLCL型滤波器参数的设计约束条件。仿真结果验证了LLCL型滤波器对开关频率附近的高次谐波抑制效果更显著,相对于LCL滤波器,在滤波器总电感相同的情况下,经过LLCL滤波器滤波后的电流纹波含量更少,开关频率附近的谐波含量更少,谐波畸变率更小。     

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。     

一种新型分裂电容型LCL滤波器设计方法

此处提出了一种基于并网逆变器下分裂电容型无源阻尼LCL滤波器设计方法.从实现方法来说是一个新的电容与原有的RC支路并联的方法.为研究其工作特性,推导了其传递函数.相较于传统的完全电容方案,分裂电容方案在滤波效果、开关纹波与有功损耗上有明显优势,显著提高了滤波器的效率.为实现这种新拓扑,一种电阻电容设计方法被引入.通过减少并网电流开关纹波和降低阻尼损耗,得到了分配比的可行域.选择合适的分配系数,分裂电容型LCL滤波器能获得相同的阻尼效果,并且降低高频增益.控制上采用准比例谐振(PR)控制器,应用根轨迹整定法确定了基波和5,7次谐波控制参数.通过仿真和实验验证了该设计方法的可行性,并在实际工作环境中测试其效果.     

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。     

含LCL滤波的全桥变流器参数设计与改进控制策略

分布式电源通过电力电子装置并网引发的谐波问题日益凸显,采用滤波环节去除电网侧高次谐波成为重要解决方案。其中,LCL滤波是一种有效的滤波结构,但其高阶特征使系统控制策略更加复杂。为提高LCL滤波器接入后并网变流器的谐波抑制能力和运行稳定性,推导了LCL滤波全桥变流器运行控制数学模型,提出了LCL滤波结构设计和参数计算方法,设计了基于准比例谐振控制和比例积分控制的电压-电流双闭环控制策略,提出了基于带通滤波器和信号限幅环节的控制策略改进方案。算例测试表明,本文方法能够基于LCL滤波器实现精准的谐波抑制,同时避免高阶滤波器谐振问题,改善了LCL滤波并网变流器在复杂运行环境下的谐波抑制能力和控制稳定性。     

LCL滤波的永磁同步发电机PWM整流器阻尼控制

本文对带LCL滤波器的永磁同步发电机PWM整流系统进行了建模分析,研究了LCL滤波器的滤波性能及其谐振现象。以电容支路并联阻尼电阻为基础,分析了通过改变控制算法产生阻尼作用的虚拟电阻的应用。并通过matlab建立了带LCL滤波器的永磁同步发电机PWM整流系统模型,验证了虚拟电阻方法对谐振的抑制作用。     

基于LLCL滤波器的SAPF输出特性分析及控制

LLCL型滤波器通过电感和电容发生串联谐振滤除开关纹波,在使用更小电感量的情况下,可以获得比LCL型滤波器更好的滤波效果。这里总结了并联型有源电力滤波器(SAPF)中LLCL型滤波器的参数设计方法,对无源阻尼谐振的特点进行了分析,提出在保证系统稳定的前提下,尽量减小阻尼电阻值以保持高开关纹波衰减能力。在此基础上,进一步在电流控制方面提出采用广义积分控制(GIC)实现了补偿电网电流中50次以内奇次谐波的效果。最后通过实验证明了LLCL型滤波器以及广义积分控制器的作用和效果。     

高阶无源滤波器对比分析

利用回路电流法推导了现有的LCL、LLCL、LCCL、LLCCL、L(LCL)_2型滤波器逆变器侧电压到电网侧电流的传递函数。对于这5种高阶无源滤波器,在幅频域下,从谐波抑制效果和谐振特性两方面分别进行深入研究。利用R_d和R_d-C_d阻尼法对高阶滤波器可能存在的谐振点进行谐振抑制,针对含有双并联谐振支路的高阶无源滤波器进行不同支路阻尼效果对比分析,并确定最佳阻尼支路。通过仿真对理论分析的正确性进行验证,表明L(LCL)_2型滤波器谐波抑制效果最佳,同时可以缩小器件尺寸并降低器件的成本造价。     

考虑谐波源支路类型的谐波谐振分析方法

建立准确的系统节点导纳矩阵是分析电力系统谐波谐振问题的前提条件,其中不同的谐波源建模方法将影响节点导纳矩阵参数,进而影响系统的谐波谐振分析结果。文中首先考虑实际谐波源类型,按谐波源支路有无阻抗、支路为串联或并联支路形成了4种谐波源支路类型;然后推导了考虑不同谐波源支路类型的节点导纳矩阵的建立方法,所建节点导纳矩阵对串联谐振和并联谐振分析均适用;分别运用谐振模态分析法及节点电压法对系统进行并联谐振和串联谐振分析,可揭示系统中更多潜在的串、并联谐振频率,并且在分析串联谐振时矩阵维数较低,易于建模,分析方法统一。测试系统和工业配电系统均证明了所提出方法的正确性和适用性。     

LCL滤波的三相整流器主动阻尼控制方法

LCL作为三相电压型有源整流器的输入滤波器存在稳定性问题,通常安置阻尼电阻以避免系统发生谐振.为使LCL滤波的有源整流器在无阻尼电阻的情况下稳定运行,以电压空间矢量控制为平台,提出引入交流滤波电容电流环的主动阻尼控制策略,改变了系统原本不稳定的极点.考虑采样保持、运算及PWM更新引入的延时,建立了包括电流控制环和LCL滤波器在内的存在一个采样周期延时的简化离散模型,并在z平面分析系统的稳定性,优化滤波电容电流环的放大系数.LCL滤波的电压型有源整流装置实验结果表明,整流器未发生电流谐振现象,证明了所提出的主动阻尼控制策略及稳定性分析方法的正确性.     

一种LCCL滤波器及其在半桥电力有源滤波器中的应用

提出一种新型高阶电力滤波器,将其命名为LCCL滤波器。与传统的LCL滤波器相比,LCCL滤波器通过在网侧电感支路并联一个小电容,使网侧电感与并联电容在开关频率处发生并联谐振。谐振使LCCL滤波器网侧支路在开关频率处呈现无穷大的阻抗,相比LCL滤波器可以更好地抑制开关频率附近电网电流纹波,减小电网电流THD。与LLCL滤波器相比,LCCL滤波器具有较好的抑制参数变化的能力,在考虑电网内阻抗时,拥有更好的高频纹波抑制性能。同时,可以更容易地进行基于电容电流反馈有源阻尼的控制器设计。LCCL滤波器作为电压源型逆变器(VSI)与电网的接口,可应用于PWM整流器、有源电力滤波器(APF)和通用电能质量控制器(UPQC)等多种场合。通过以半桥APF为例,讨论了LCCL滤波器的参数选择方法和控制器设计。最后,通过仿真和实验验证了LCCL滤波器的可行性。     

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。     

一种新型自均压二极管钳位级联有源滤波器

提出一种新型二极管钳位级联多电平拓扑,在半桥单元拓扑上增加钳位二极管,为直流电容提供单向钳位通路。在该拓扑中,只需对阀体两端单元的直流电压进行控制就可实现均压控制,且每相阀体只需2个直流电压传感器,结构简单。将拓扑拓展到三相结构,提出了二极管钳位多电平有源滤波器(APF)拓扑及其控制方法。搭建了7电平二极管钳位多电平APF仿真模型和实验样机。实验结果表明,该拓扑自均压控制和谐波补偿效果良好,控制算法简易、可行。     

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。     

LCL滤波的电压型有源整流器新型主动阻尼控制

提出一种主动阻尼控制方法,在传统电压空间矢量控制中引入变流器侧电感电压高频分量反馈消除LCL滤波三相电压型有源整流器电流谐振现象.考虑采样保持、运算和脉宽调制引入的控制延时,建立了包括电流控制和LCL滤波器在内的存在一个采样周期延时的简化离散模型,在z平面分析其稳定性,通过调节反馈系数调整零极点,实现了系统的稳定控制.为不增加传感器的数量,利用参数估计得到变流器侧电感电压和网侧电压,大大减少了所需的电压/电流传感器的个数.最后,给出LCL滤波三相电压型有源整流装置的仿真及实验结果,证明了提出的主动阻尼控制及稳定性分析方法的可行性.     

无源滤波器参数计算

串联混合型有源滤波器的设计是一个包含无源和系统参数在内的整体优化过程,介绍了一种新的系统整体优化设计方法,这种设计方法根据现有的设计经验,全面考虑设计的要求和约束条件,利用现代电力电子仿真软件计算各无源滤波支路和系统参数,以电容器的安装容量最小作为优化目标来选择参数。实例分析的结果证明了设计过程的合理性。     

无源滤波器参数计算

串联混合型有源滤波器的设计是一个包含无源和系统参数在内的整体优化过程,介绍了一种新的系统整体优化设计方法,这种设计方法根据现有的设计经验,全面考虑设计的要求和约束条件,利用现代电力电子仿真软件计算各无源滤波支路和系统参数,以电容器的安装容量最小作为优化目标来选择参数。实例分析的结果证明了设计过程的合理性。     

传统LC滤波器与新型阻尼滤波器的比较

输出滤波器多采用传统的LC无阻尼滤波器,该滤波器电路结构因无阻尼,在输出端极易产生振荡分量而严重影响电器性能。阻尼滤波器由于采用改进了的电路结构:用一电容与电阻串联之后与另一电容并联构成的组合电路来取代传统LC无阻尼滤波器的滤波电容,并通过计算与计算机仿真,合理选择参数,使电路具有适当阻尼比的同时,系统损耗较小,抑制振荡效果显著,增加了系统的稳定性,改善了系统的性能。将2种滤波器利用仿真进行研究分析,用实例证明新型阻尼滤波器的有效性且电路结构简单、成本低。