基于LCL滤波的vienna拓扑三相整流技术研究

vienna拓扑整流器具有低开关损耗、三电平电压波形等优点,适于提高系统功率密度。为进一步提高功率密度,将LCL滤波器引入到三相vienna拓扑整流器前端,分析了不同电流反馈下,系统控制系统数字延时对系统稳定性的影响。基于vienna整流器相比普通三相整流器能工作于更高的开关频率的特点,提出利用DSP固有的数字控制的延时特性,在保持一定开关纹波衰减的情况下,合理设计LCL滤波器谐振频率,达到保持系统稳定和减小滤波器体积的目的。最后通过仿真和实验验证了理论推导和分析的合理性。     

LCL滤波器在三相PWM整流器中的应用

为减小功率器件脉宽调制(PWM)引入的高频谐波分量,将LCL滤波器取代传统的L滤波器应用于三相PWM整流器,并提出一种新颖的LCL参数设计方法以简化参数设计过程。通过设定变流器侧允许最大纹波电流、滤波器吸收的最大无功功率和电网侧允许最大纹波电流分别计算得到变流器侧电感、滤波电容和电网侧电感的参数。考虑实际控制器引入的时延,建立数学模型,在z平面分析系统稳定性,得到阻尼电阻的优化设计值。提供了一个设计实例,给出在相同总电感参数下采用L滤波器与LCL滤波器的三相PWM整流器的对比实验结果以证明LCL滤波器的优越性能。实验结果证明了所提参数设计方法和稳定性分析方法的正确性。     

不平衡电压和闪变下静止无功发生器的鲁棒稳定性研究

针对三相四线制三桥臂双电容式SVG补偿精度问题,对其模型进行分析。提出了一种自适应性加强型锁相环(enhanced phase-lockloop,简称EPLL),其相位跟踪不受电压不平衡和闪变的影响,鲁棒性好,精度高。针对传统LCL滤波器存在的谐振峰,功率损耗大和滤波效率低等缺点,设计一种RC串联的LCL滤波方法应用于三相四线制三桥臂双电容式SVG。通过建立基于RC串联的LCL的系统模型,构建系统传递函数并利用系统传函等效原则,设计滤波参数。仿真与实验表明:RC串联的LCL滤波器能够较好地抑制开关频率谐波,且高频纹波抑制效果好;自适应性加强型锁相环,可以在保证响应速度的同时提高电流跟踪精度。     

基于LCL滤波的大功率三相电压型PWM整流器

三相电压型PWM整流器,交流侧采用LCL滤波器,在满足谐波标准时可以大幅减小电感量。本文首先分析了采用LCL滤波器时系统数学模型及控制算法,然后根据IEEE-519标准要求的电流谐波限制条件,利用SVPWM调制方式产生的谐波电压幅值进行迭代运算来计算LCL滤波器参数,同时从离散域分析了采用无源阻尼时系统的稳定性。在此基础上,本文研制了一台500kW三相电压型PWM整流器样机,实验结果验证了上述分析方法的有效性。     

基于滞环控制的LCL滤波器设计

提出一种基于滞环控制的脉宽调制(PWM)整流器LCL滤波器设计方法,解决了该控制方式下输出开关频率不固定造成的滤波器选型困难问题。介绍了滤波器各参数的作用和设计原则,通过列举一个大功率风电变流器设计实例计算各参数值,再采用Maab软件对所设计的滤波器参数进行了仿真分析。在样机上进行实验验证,结果表明,所选滤波器能有效滤除系统的高次谐波,提高系统运行稳定性,谐波参数满足设计要求。     

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。     

三相四线制有源电力滤波器的研究及仿真

分析了三相四线制四桥臂有源电力滤波器的工作原理,提出基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法。建立了四桥臂带输出电感的三相四线制的数学模型。基于dq0坐标系下数学模型,采用电流内环的基于前馈解耦PI控制方法,以及PI参数的设计方法。利用三维空间矢量脉宽调制技术(3D-SVPWM)进行电流跟踪控制逆变器的输出,易于数字实现,直流电压利用率高。通过Matlab仿真及试验证明了三相四线制有源电力滤波器系统对三相不平衡四线制系统的三相谐波及无功电流与中性线电流有效的补偿效果。     

三相电压型脉宽调制整流器的LCL滤波器设计

三相电压型PWM整流器上功率管的高频率开关,会产生高次谐波,从而给电网注入了谐波污染,影响电网上其他设备的运行,所以需要滤波器尽量滤除整流器带来的电网谐波污染。介绍了输入LCL过滤器的设计原理,提出了LCL过滤器各参数的要求,并对LCL过滤器的设计过程进行了介绍。     

LCL滤波的PWM整流器新型控制策略研究

为了减少PWM整流器开关频率附近高次谐波的含量,文中采用了三次LCL型滤波器.为了提高系统的稳定性,抑制滤波器的谐振,在双闭环控制的基础上提出了一种基于虚拟电阻思想的控制策略.通过对滤波电容电流的积分处理,改变了系统传递函数的极点,确保了系统的稳定运行.此外,文中对LCL滤波的三相PWM整流器数学模型进行了详细的分析,并从理论和仿真两方面证明了LCL滤波器的优越性能.最后的仿真结果证明了该控制策略是可行的.     

LCL滤波的PWM整流器新型控制策略

为了减少PWM整流器开关频率附近高次谐波的含量,采用三次LCL滤波器。但考虑到LCL滤波器存在谐振问题,如果控制策略不合适会导致系统不稳定,且增大输入电网电流的谐波畸变率,提出基于虚拟电阻思想的控制策略。采用控制算法取代阻尼电阻的作用,增加系统的稳定性。此外对LCL滤波的三相电压型PWM整流器的完全和低频数学模型进行了详细分析,并对控制器的设计提出了理论指导。最后的仿真结果证明所提出的控制策略正确可行。     

基于LCL滤波器的电压源型PWM整流器控制策略综述

三相电压源型PWM整流器交流侧每相通过LCL滤波器代替单电感滤波器接入电网,可以由较小的电感电容达到较好的滤波效果.但是电容支路的引入,将使传统的控制策略很难达到优良的控制效果.本文以三相电压源型PWM整流器为例给出了LCL滤波器的数学模型,并对基于LCL滤波器三相电压源型PWM整流器的直接功率控制、三闭环控制和无差拍控制的控制策略进行分析和比较.最后,展望了基于LCL滤波器的PWM整流器控制策略的研究热点和研究方向.     

基于LADRC的三相四线制并联型有源电力滤波器系统分析

为改善三相四线制有源电力滤波器控制器的动态响应速度和性能,首先建立了一种典型三相四线制并联型有源电力滤波器(SAPF)的数学模型;然后设计了1阶线性自抗扰控制器(LADRC)对其进行控制;最后利用经典控制理论在频域对2阶线性扩张状态观测器的收敛性进行了分析;推导了基于1阶线性自抗扰控制器的三相四线制并联型有源电力滤波器系统的抗扰特性和稳定性问题。仿真结果表明,此控制方案优于传统比例–积分–微分控制器,具有良好的跟踪效果和抗扰特性。     

三相电压型PWM整流器网侧LCL滤波器

提出一套三相电压型PWM整流器网侧LCL滤波器的设计方法.与传统的L滤波器相比,该设计可以降低电感量,提高系统动态性能,降低成本.在中大功率应用场合,其优势更为明显.在详细阐述各元件的取值原则与计算步骤的基础上,给出了设计实例,并对所设计的LCL滤波器进行了仿真和实验验证.实验结果表明,经过LCL滤波,系统在保证网侧高功率因数的同时电流谐波成分大为削弱,从而验证了该设计方案的优越性.     

600 kvar PWM整流器的设计与控制

在此讨论了几种并联方案进行了讨论,并提出采用交流侧串接电感再进行并联的方案.鉴于在设计LCL滤波器时,其参数的选取直接影响到系统的开关纹波滤除效果和系统能否稳定工作,很难做到优化设计,在此引入一种简单实用的计算滤波器参数的方法.使得PWM整流器的纹波和LCL的成本在一个合理的范围.另外首次提出了采用α-β滤波器进行电网角度获取的新方法,具有很好的鲁棒性,有效提高了系统稳定性和可靠性.在整体控制方案上,采用了双闭环解耦控制,分析了电压外环和电流内环的设计.最后对600kW整流器主电路的进行了仿真验证.     

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.     

三相并网逆变器LCL滤波器的参数设计方法

目前,国内外对LCL型滤波器参数设计的研究正在进行中,但是这些研究并不适用于空间矢量脉冲宽度调制(Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM),针对三相并网逆变系统中的开关动作方案,提出一种适用于SVPWM的三相并网逆变器LCL型滤波器的参数设计方法,并介绍一种针对SVPWM进行优化的LCL型滤波器的设计方法。通过开关状态对电网侧电流的纹波分量进行数学分析,得到逆变器侧电感参数,根据无功功率吸收比来选择滤波电容器参数,利用输出电流纹波衰减系数对电网侧电感参数进行设计。将测得的实际电流的畸变率与目标电流的畸变率进行比较,所得的误差在允许的范围内,验证了所提出方法的可行性,并通过仿真验证了该LCL型滤波器设计方法的有效性。     

并网LCL滤波的PWM整流器输入阻抗分析

对并网LCL滤波的PWM整流器进行了深入研究,在电流环中通过引入滤波电容电流反馈控制来改变系统极点分布,抑制LCL滤波器自身的谐振和增加系统稳定性,以代替阻尼电阻的作用。将控制器参数和物理模型结合建立了LCL滤波整流器的闭环高频输入阻抗模型,详细地分析了整流模式、有源逆变模式下阻抗特性,并研究了两种模式下公共耦合端(PCC)电压前馈的影响,为LCL滤波整流器的并网控制提供理论指导。仿真和实验结果表明,LCL滤波整流器并网时可以有效减少注入电网中高次谐波含量,而引入滤波电容反馈控制策略是一种简单、可行抑制LCL谐振的方法,带PCC电压前馈有利于并网整流器小功率能量回馈的正常运行。     

LCL型三相并网逆变器双闭环解耦控制器设计

在带LCL滤波器的三相并网逆变器电流双闭环有源阻尼方案中,精确设计控制器参数有助于提高系统控制性能。本文针对其具体拓扑结构,建立了dq同步旋转坐标系下的数学模型,对dq两轴进行解耦控制。研究基于期望频率特性的电流双闭环控制器的设计方法,并重点分析当系统参数发生变化时,对系统稳定性的影响。该设计方法在已知系统参数的情况下,可以准确地计算出内外环的控制器参数,在保证系统性能的同时获得一定的系统鲁棒性。仿真和样机实验结果都表明,该控制器设计方法可以使带LCL滤波器的三相并网逆变器系统稳定可靠的运行,并获得高质量的并网电流。     

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。     

三相四线制有源电力滤波器的研究

为了实现三相不平衡谐波的补偿,采用3个单相有源滤波器的星形连接组合成1个三相四线制有源滤波器.采用数字移相方法由单相电流虚拟出两相电流,进而利用瞬时无功功率理论实现了单相系统谐波电流的检测;建立了三相四线有源电力滤波器的仿真模型,研究了不同接线方式下三相四线有源滤波器的应用特点.开发了有源滤波器实验系统,结果表明三相四线有源滤波器能有效滤除系统中的不平衡谐波.