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。     

高补偿精度并联型有源电力滤波器的控制策略

并联型有源电力滤波器能有效地抑制电网中的谐波电流,而其补偿精度取决于电流环控制器的设计。由于电流环参考和反馈电流由许多次谐波叠加而成且传统的比例积分控制器(PI控制器)带宽有限,因此控制器不能实现无静差输出。为此首先分析了传统单PI控制器在大容量有源电力滤波器应用中的局限性。然后提出了一种以T型滤波器(LCL滤波器)为控制对象的PI内环,重复控制器外环构成的双环复合控制策略用来改善输出电流波形,并给出了详细的设计方法和稳定性分析。该控制器对奇次、偶次谐波电流以及不平衡负载条件下的负序谐波电流均具有很高的补偿精度,且易于实现。仿真和实验结果证明了复合电流控制器在大容量有源电力滤波器应用中的有效性。     

基于复合重复控制的LCL型三相四开关有源电力滤波器

三相四开关有源电力滤波器TF-APF(three-phase four-switch active power filter)作为一种容错拓扑,能够在容错状态下运行,有效抑制谐波电流,其研究对于电力电子功率器件及系统可靠性运行具有重要意义;采用LCL型输出滤波器能进一步提高TF-APF中开关次高频谐波的滤波效果,提高补偿精度。针对LCL三阶系统的谐振峰问题,采用一种电容电流反馈的控制策略,有效抑制谐振峰,提升系统稳定性与可靠性;为提高系统对指令电流跟踪的稳态特性与动态特性,采用一种复合重复控制策略,以实现对TF-APF指令电流的精准、快速跟踪控制。基于Matlab仿真实验,验证了所提基于复合重复控制的LCL型TF-APF系统的可行性与有效性。     

LCL滤波的并联有源滤波器的虚拟阻尼控制

为实现LCL滤波器的稳定控制而不额外增加系统损耗,提出了基于虚拟阻尼思想的有源滤波器输出并网电流控制策略,通过并网侧电感电流外环控制器的引入充分提高了系统的鲁棒性,即使电网存在畸变系统也能有效工作,而且可以有效控制补偿电流的精度,通过电容电流或电容电压内环来实现系统的稳定。该控制方法具有较好的谐波补偿精度和开关纹波衰减率,系统具有良好的稳态和动态性能。仿真结果证明了所提出的控制策略的正确性。     

带LCL滤波器的APF新型预测电流控制策略

针对带LCL滤波器的有源电力滤波器APF（active power filter）的优化控制问题,设计了一种新颖的预测电流控制方案。传统的APF控制器采用多旋转坐标系变换和PI调节器实现对谐波的控制,此外还有谐振控制方案,但都存在计算负担随谐波次数增加而增大的缺点。新型预测电流控制方案结合使用了比例预测控制、积分预测控制和阻尼算法,实现了在计算量固定条件下的APF优化控制,其中积分预测控制可以补偿由参数扰动引起的模型误差。利用APF实验平台开展了动静态实验,结果验证了使用所开发的新型预测电流控制方案在稳态和负载变化的情况下均具有优良的控制性能,并能完成对高次谐波的补偿。     

基于LCL滤波器的并联有源电力滤波器电流闭环控制方法

并联有源电力滤波器(active power filter,APF)需要具有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3阶系统,增加了控制难度。通常应用于APF电流控制的瞬时值反馈内环结合重复控制外环的双环控制性能较好,但其主要是针对单电感滤波器进行设计,难以直接应用于LCL滤波器控制。提出一种简单的内环方案,利用数字控制固有的一拍计算延时进行LCL滤波器的稳定控制,只需一个反馈量,结构简单;由于内环有效地改善了系统的特性,作为外环的重复控制器的设计相对简单。基于LCL滤波器的双环控制方案赋予了系统较高的稳态补偿精度和快速的动态响应。实验结果证明了所提出控制方法的有效性。     

DSTATCOM并网侧LCL滤波器设计研究

由于开关管通断过程产生的谐波以及谐波引起的系统不稳定等因素,配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)需要选用合适滤波器进行调节。而在保持总电感量相同的情况下,LCL型滤波器比L型滤波器有着显著的优势,因此,本文分别从滤波器对输出电压基波压降、DSTATCOM无功补偿的影响、补偿电流的开关谐波衰减度这三个方面分析了LCL滤波性能,基于这些分析并结合LCL滤波器常规设计约束总结出了DSTATCOM并网侧LCL滤波器的设计方法,最后通过实验验证所设计的LCL滤波器具有良好的滤波效果,提高了DSTATCOM系统的稳定性。     

基于谐波误差补偿的单周控制有源电力滤波器

单相全桥电路拓扑是单相并联型有源电力滤波器的一种常用拓扑。采用传统的双极性调制单周控制的全桥电路可以将电网电流的总谐波畸变率从85.25%减少到11.94%。由于非线性负载峰值充电电流变化率很高,而有源电力滤波器的补偿电流无法及时变化,导致了电网电流仍含有一定的谐波分量。本文采用谐波误差补偿方法来进一步减少电网电流的总谐波畸变率。分析了补偿原理并提出了实现方法。仿真结果验证了该方案能够提高补偿的静态性能与动态性能。     

LCL型有源电力滤波器的强鲁棒性控制器优化设计

LCL型有源电力滤波器能有效补偿电网谐波,但LCL型滤波器存在谐振问题,电容电流比例反馈有源阻尼是抑制LCL谐振的主要方式。然而,在数字控制下,谐振频率会随电网阻抗变化,导致反馈系数选取困难。针对该问题,研究了适应电网阻抗宽范围变化的反馈系数选取方法,推导不同反馈系数和谐振频率下的系统稳定条件,优化设计适应电网阻抗变化的反馈系数。此外,随着电网阻抗增加,LCL谐振频率减小,系统带宽变窄,有源电力滤波器采用传统准PR控制补偿高次谐波时,系统相频曲线在控制器谐振点容易穿越-180o线,导致系统不稳定。提出加入相位补偿环节以提升控制器增益处相角,并给出详细设计方法。理论分析表明,所提强鲁棒性控制器优化设计方法,可使有源电力滤波器在保证良好谐波补偿能力的同时具有更宽的稳定运行范围。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

电力系统谐波补偿的有源滤波器研究

本文从理论和实验的角度出发,分析了有源滤波器的谐波补偿原理,研究了输出电流波形的PWM控制技术及滤波器内部能量损耗的补偿问题。在最后的实验中,由桥式整流器所产生的谐波电流得到了补偿,补偿后的系统电流实质上是正弦波。     

并联有源电力滤波器LCL参数的选择方法

并联型有源电力滤波器(shunt active power filter,SAPF)中应用LCL滤波器有高频阻带性能好、低频补偿能力强等优点,但参数确定难.本文基于对补偿对象及补偿目标的数字化建模,结合PWM控制特性和谐振影响,给出LCL滤波器参数选择方法,最后分析参数选择对系统性能的影响.该方法简单实用.仿真和实验证...     

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.     

适用于并网逆变器的新型LCL滤波器

针对LCL滤波器应用于并网逆变器过程中,存在谐振问题和滤波电容在5、7次谐波的作用下过流损毁的现象,首次提出了一种新型的LCL滤波器。在传统滤波支路中引入一个并联谐振和一个串联谐振,并联谐振实现滤波电容的保护,串联谐振实现开关频率谐波的滤除。首先推导了该方案下系统电压和滤波支路电流的传递函数,接着分析了滤波电容参数变化对滤波支路谐振点的影响,合理选取了本方案各元件的参数。最后对两种滤波结构进行仿真和实验,证明了所提方案在具有相似滤波效果的条件下,保护了滤波电容,降低了无源阻尼的损耗。     

基于相位补偿和虚拟阻抗优化的LCL型并网变流器改进控制

LCL型并网变流器常采用同步旋转坐标系下基于变流器侧电感电流的并网控制,但LCL型滤波器和数字延迟的dq轴模型均存在轴间耦合,制约了并网性能,且随着开关频率降低,性能恶化更为明显。针对该问题,文中在建立LCL型并网变流器复矢量模型的基础上,对并网变流器耦合特性和传统解耦方案进行分析。针对现有方案的不足,提出了一种基于相位补偿和虚拟阻抗优化的LCL型并网变流器改进控制策略,通过零极点图详细分析了虚拟阻抗对系统耦合程度及系统阻尼特性的影响,进而给出了确定3个参数优化值的方法。最后,仿真和实验结果表明,与现有方案相比,所提策略能够实现对系统耦合程度及阻尼特性的独立控制,有效实现解耦并改善系统动态性能。     

三电平PWM整流器网侧LCL滤波器设计

采用LCL滤波器代替L滤波器对入网电流进行滤波已成为变换器并网的趋势,相对于L滤波器,LCL滤波器具有成本低,体积小,整流器动态响应快等优点.然而,目前关于LCL滤波器的研究都是针对两电平变换器进行的,对多电平变换器鲜有涉及.本文以三电平PWM整流器为研究对象,提出了适用于三电平PWM整流器LCL滤波器的设计方法,并通过Simulink仿真和实验验证了滤波器的优良性能.     

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。     

基于LCL滤波的逆变器并网电流控制策略研究

LCL滤波器不仅电感量小,而且具有良好的高频衰减特性。但LCL滤波器为三阶系统,虽然能有效抑制并网电流中高次谐波电流,但却带来谐振问题。谐振问题对逆变器的控制策略提出较高要求。采用逆变器的逆变侧电流和并网侧电流双闭环控制方法,对基于PI调节和一种新型准PR(准比例谐振)调节的有源阻尼控制法进行建模及仿真。仿真结果表明,这种新型准PR调节的逆变侧和并网侧电流双闭环控制策略具有谐振抑制能力强、动态响应快等优点。