三相并网逆变器LCL滤波器的参数设计与研究

在满足相同的高频滤波效果的情况下,LCL滤波器所需的总电感值比L滤波器小,因此更适于在大功率、开关频率较低的电流源控制型并网设备上应用。然而针对该类型滤波器的参数设计不仅关系到开关频率处纹波抑制效果,同时也会影响并网电流控制器的性能。本文首先建立LCL滤波器在并网模式下的谐波模型,其次研究滤波器各参数变化与纹波抑制和谐振频率之间的变化关系,在此基础上提出在尽量节约总的电感磁心材料的前提下,设计出滤波效果最优的LCL滤波器的参数值,同时还需要保证LCL滤波器的谐振频率不能太小,以免成为制约电流控制器设计时的因素。最后通过三相并网逆变器的实验装置给出LCL滤波器设计方案的实验效果。     

有源电力滤波器中LCL滤波器的设计

与传统L滤波器相比,LCL滤波器具有更高的高频阻抗,可更好地滤除开关纹波电流。但LCL滤波器是一个三阶系统,参数设计更复杂,不仅要考虑其开关纹波电流抑制能力和谐振频率处谐波电流引起的谐振问题,还要考虑LCL滤波器对有源电力滤波器(APF)跟踪性能的影响。通过绘制LCL滤波器波特图,进一步简化LCL滤波器的传递函数,得出一种简便的LCL滤波器设计方法。最后通过仿真和实验验证了所提LCL滤波器设计方法的正确性和有效性。     

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。     

TNPC有源电力滤波器中LCL滤波器分析与设计

LCL滤波器是一种滤除逆变器开关谐波的有效手段,能克服由于电网阻抗不确定而影响滤波效果的缺点。但LCL滤波器是三阶系统,参数计算困难且存在谐振现象。通过给定系统的额定功率和逆变器侧允许的最大纹波电流,计算出逆变器侧电感、滤波电容和电网侧电感的参数,另一方面为避免LCL滤波器发生谐振,加入阻尼电阻。在介绍设计过程的基础上,搭建三相三线有源电力滤波器(APF)实验平台。实验结果表明所设计的LCL滤波器在T型中点箝位(TNPC)APF中性能优异。     

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。     

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.     

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。     

一种虚拟电阻并联电容有源阻尼法

传统的PWM整流器每相通过一个L滤波器接入电网,L滤波器用来滤除开关频率谐波。然而,若用LCL滤波器代替L滤波器接入电网可以利用较小的电容电感值,达到较好的滤波效果。但是LCL滤波器在高频下会产生谐振,影响系统的稳定性。基于虚拟电阻的概念,本文采用一种新的电容并联电阻的虚拟电阻有源阻尼法并分析了该方法的阻尼原理,推算了其功率损耗函数和纹波衰减函数,首次提出通过纹波衰减函数的博德图分析阻尼方法的有效性,仿真和实验结果证明了该方法的可行性。     

LCL滤波器在具有有源滤波功能的光伏并网系统中的应用

结合LCL滤波器与具有有源滤波功能的光伏并网系统,从有功基波注入、谐波电流变化率、开关次谐波及电流闭环控制器带宽等方面进行分析设计,提出了一种适用于具有有源滤波功能的光伏并网系统的LCL滤波器参数设计方法。该系统不仅改善了电网的电能质量、提高了设备的利用率,同时取得了更好的高频谐波及并网电流纹波抑制效果。最后通过实时仿真验证了设计方法的有效性与可行性。     

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。     

配电网STATCOM输出LCL滤波器特性分析及参数设计

配电网STATCOM(D-STATCOM)输出滤波器参数的选择影响到开关谐波的滤除和系统的工作性能。本文主要从电感基波压降、STATCOM无功调节能力、开关谐波电流衰减度、滤波器谐振频率等方面分析了LCL滤波器的特性,提出基于这些条件的滤波器参数设计方法。另外,本文在滤波器阻尼电阻上并联一个小电感,大大减小了滤波器的功率损耗。通过仿真验证,表明所设计LCL滤波器参数具有很好的滤波效果,同时滤波器具有较大的通带宽度,使得D-STATCOM具有一定的谐波补偿能力。     

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。     

Direct-current Vector Control of Three-phase Grid-connected Converter with L,LC, and LCL Filters

With the growing use of grid-connected converters in distributed generation systems, the problem of injected harmonics becomes critical. These harmonics require the connection of low-pass filters between the converter and the network. An LC or LCL filter has shown better attenuation to switching harmonics than a simple L filter and has recently drawn great attention in distributed generation areas. However, the control design of an LC- or LCL-filter-based grid-connected converter is more challenging. This article presents a novel vector control design for a grid-connected converter with an LC or LCL filter based on a direct-current vector control method. The behavior of the proposed control technique is compared and evaluated in a simulation and hardware experiment environment, which demonstrates that the proposed control approach has strong ability to trace rapidly changing reference commands, tolerate system disturbances, and satisfy various grid-connected converter control needs for different filtering configurations.     

并网逆变器LCL型滤波器的设计及有源补偿

在并网逆变系统中,LCL型输出滤波器能够很好地抑制功率开关管高频开通与关断产生的大量高次谐波,因此备受关注。针对LCL型输出滤波器,阐述了滤波器电感L及电容c参数取值原则及设计步骤。由于LCL输出滤波器是三阶系统,易引起输出振荡,为增大阻尼,消除振荡,详细分析了一种基于电容电流反馈的有源阻尼法。最后通过仿真及一台以DS...     

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。     

并网逆变器中LCL滤波器改进拓扑的对比研究

电压源并网逆变器交流侧通常采用LCL滤波器进行滤波,但LCL滤波器存在对主导次输出谐波抑制不足的问题,文中分析了这一问题,并在此基础上对4种基于LCL滤波器的改进拓扑展开对比研究,通过开环传递函数和波特图的分析,比较了这些拓扑的高次谐波抑制能力,最后通过Matlab/Simulink进行仿真验证,验证了分析结论的正确性。     

三相变流器无源阻尼型LCL滤波器的分析与设计

在三相电压型变流器(VSC)中,LCL型滤波器以其优越的高频衰减特性,得到了广泛应用,尤其是在大功率场合,但其阻抗特性含有谐振峰,同时额外增加的RC支路消耗有功和无功功率,使得参数设计变得复杂。分析得知,无源阻尼型LCL滤波器的外特性仅取决于其总电感量L、阻尼系数ζ和自然频率ωn。在保证外特性相同的前提下,滤波器的参数将有不同的组合,因此需要进行优化设计。首先对滤波器进行深入的理论分析,在此基础上根据需求确定出滤波器的外特性。然后以RC支路的最小有功和无功损耗为目标对滤波器参数进行优化设计,得到无源阻尼型LCL滤波器的参数设计结果。最后,对不同参数的LCL滤波器进行实验,实验结果验证此分析与设计的合理性和有效性。     

双陷波开关频率滤波器LCLDT的设计

传统LCL滤波器及其改进拓扑无法保证在PWM变换器输出的不同频段均具有良好的滤波特性。针对此问题本文提出一种应用于有源滤波器的双陷波开关频率滤波器LCLDT,其兼具LCL滤波器、LLCL滤波器、多调谐陷波滤波器等优点。文中给出了LCLDT滤波器的参数优化设计方法,为其实际工程应用提供理论指导。对各个滤波器在相同背景和成本情况下进行对比研究;仿真和实验验证所提出的LCLDT滤波器的滤波特性优于相关高阶滤波器,能满足电网谐波标准对高次谐波的要求。     

三电平PWM并网变换器LCL滤波器量化设计

随着并网变换器容量的增大,LCL滤波器的优势更加明显。在满足相同滤波效果的情况下,LCL滤波器所需电感值比L滤波器要小。以谐波电流衰减比作为优化目标,参数设计会大于实际要求,增加滤波器的体积与成本。通过基于二重傅里叶级数的三电平变换器脉宽电压谐波分析结果,提出一种三电平PWM并网变换器LCL滤波器的设计方法,实现滤波性能的量化。该设计方法不是以降低网侧电流谐波含量为目标,而是在THD满足要求的情况下尽可能的降低LCL滤波器的规格,降低成本,并对设计的LCL滤波器进行了仿真和实验,验证了所提方法的有效性。