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。     

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。     

基于LLCL滤波器的SAPF电流控制方法研究

为了抑制并联有源电力滤波器(SAPF)并网产生的高频开关纹波,提出一种基于LLCL并网滤波器的SAPF。LLCL是一种在传统LCL滤波器的电容支路串联一个小电感的滤波器,该LLCL滤波器能在系统开关频率处产生串联谐振,达到吸收开关频率处高次谐波的效果,进一步减小网侧电感值。由于LLCL是一种高阶滤波器,采用并联RC无源阻尼方法抑制谐振峰,该方法简单、易于实现。同时为提高SAPF补偿的灵活性,提出基于比例谐振(PR)控制器的选择性补偿电流控制策略并分析了系统开环稳定性。实验结果验证了该方法的正确性。     

三电平逆变器电流纹波分析和LCL滤波器设计

分析三电平逆变器并网运行时的电流瞬态过程,求得纹波电流的最大脉动。分析了LCL滤波器的滤波原理,证明在相同的滤波效果下,LCL滤波器的总电感约为L滤波器电感的1/3。根据功率条件和纹波抑制要求,确定L型滤波器的电感量,从而确定LCL型滤波器的总电感。在满足滤波要求前提下,使桥臂电流谐波含量尽可能低,从而确定电感比和滤波电容。仿真和实验证明了所提设计方法的可行性。     

弱电网条件下基于稳定域和谐波交互的并网逆变器LCL参数设计

弱电网下的并网逆变器LCL滤波器谐振频率对于系统稳定性和并网电流质量的影响至关重要。为了选择合适的谐振频率,首先在s域中建立谐振稳定域判据。其次,考虑2个因素对谐振频率设计的影响:一是电网阻抗和滤波器电感的变化,采用基于几何平均法的LCL谐振频率设计方案可以适应这种宽范围变化;二是背景谐波,通过分析多个频率间的交互作用对并网电流的显著影响,推导子稳定域判据,进而得出优选的LCL谐振频率值。其次,结合桥臂侧最大电流纹波方程,建立一种简单且鲁棒性强的LCL滤波器参数计算方案。最后,基于RT-LAB对所提出的LCL参数设计方法进行实验验证,证明理论分析的正确性。     

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。     

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。     

LLCL滤波的单相光伏并网逆变器控制技术研究

采用新型LLCL滤波器对单相光伏并网逆变器进行滤波,LLCL滤波器通过在传统LCL滤波器的电容支路中串联一个小电感达到在开关频率处产生串联谐振,相比LCL滤波器能够更大程度地对串联谐振频率处的电流谐波进行衰减,可进一步减小总电感值。分析表明LCL滤波器双电流环控制同样适用于LLCL滤波器,并网电流外环采用带谐波补偿的准比例谐振(PR)控制器能够有效跟踪并网电流指令的同时可对特定次谐波进行补偿,但谐振控制器在谐振频率处存在180°相角跳变,随着谐波补偿的次数增加易导致系统不稳定。在准PR控制器之后增加一个超前校正环节,对谐振频率处进行相位补偿的同时能够提高系统的相位裕量,增强系统稳定性。此外,引入电网电压前馈控制增强系统对电网电压的抗干扰能力。仿真结果表明系统具有较好的稳态性能和抗干扰性能。     

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。     

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。     

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...     

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。     

基于二自由度内模控制的LCL并网逆变器控制策略

并网逆变器需要具有极高的功率因数和极低的输出电流总谐波失真,在并网逆变系统中,对高频谐波的抑制效果显著,但由于其内部滤波器为一个三阶低阻尼系统,自身容易出现谐振。针对LCL型滤波器自身存在的谐振现象,提出一种基于二自由度内模控制的LCL并网逆变器控制策略来抑制其谐振尖峰,该控制器仅有两个可调参数,通过参数整定,所设计的控制器可同时具备良好的对给定信号的跟随性能和抑制干扰特性。该方法不需要增加额外传感器,系统成本较低。最后在Matlab/Simulink仿真平台上搭建LCL并网逆变器系统仿真模型,对两种控制策略进行仿真。仿真结果证明,采用二自由度内模控制策略时并网电流em_g总谐波畸变率只有1.4%,远低于国家标准5%,且具有良好的跟随性能,提高了系统的鲁棒性。     

并网逆变器LCL滤波器的参数优化设计

LCL型滤波器因具有更优的高频谐波衰减性和滤波效果被广泛应用于并网逆变器中,但其参数设计较为复杂。提出了一种新的LCL型滤波器参数优化设计方案,建立以纹波电流最小化、谐波衰减最大化和功率损耗最小化的多个目标优化设计模型。运用熵值权重法转换为单目标优化模型并利用遗传算法对优化模型求解。在MATLAB/Simulink中搭建基于LCL滤波器的并网逆变器仿真模型,验证了该优化方案的适用性。与现有方法相比,文中的优化方法在保证滤波效果的前提下,具有更好的谐波衰减性能,抑制纹波的能力及更小的功率损耗。     

基于LCL型输出滤波器的多并网逆变器系统的反谐振、谐振机理分析

为有效、经济地减少开关谐波以满足日益严苛的并网条件,LCL型输出滤波器业已成为电压源型脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)逆变器的标准配置,但长导线、大漏感和电容器等所形成的复杂配电网环境对基于LCL型输出滤波器的多并网逆变器系统的反谐振、谐振问题影响极大,为此,建立单个、多个并网逆变器的系统模型;借助Bode图获取反谐振、谐振频率;分析不同配电网环境下,基于LCL型输出滤波器的多并网逆变器系统的交互作用。实测结果验证了理论分析的正确性。     

基于电容电压反馈的直驱风力发电变流器控制

在兆瓦级直驱型风力发电系统中,并网变流器控制是实现电能回馈电网的重要环节.针对采用LCL型滤波器结构的风力发电并网变流器在谐振频率附近的不稳定性、选择基于电容电压超前校正结合电网电压电流双前馈补偿间接控制变流器并网输出电流的控制策略.实验结果证明,采用该控制策略可以有效实现并网变流器稳定运行.抑制网侧输出电流谐波,同时具有较好的动静态性能.     

大容量光伏逆变器LCL滤波器参数优化设计

对于大容量联网光伏逆变器系统,其配置的LCL滤波器总电感量大小直接关系到系统的尺寸和成本。为此,提出了一种根据滤波性能要求,使总电感量最小的LCL参数优化设计方法。该方法以电容支路消耗无功大小,注入电网谐波电流与对应频次谐波电压幅度比作为滤波器性能考核参数。通过引入电容支路与网侧电感支路对高频谐波电流的分流比参数,建立了总电感量与主要设计参数之间的函数关系,给出了总电感量最小的参数条件及其求解方法。设计算例及仿真结果验证了所提出设计方法的实用性与有效性。     

逆变侧电流反馈的LCL型并网逆变器陷波超前补偿方法

在实际应用中LCL型并网逆变器通常采用常见的逆变侧电流反馈,但是在数字控制下,其系统环路增益在LCL谐振峰附近的截止频率处往往存在相位裕度过低的情况,从而造成进网电流含有较多的高频谐波,而调整系统参数来改善该问题则难以兼顾良好的系统动态响应能力及鲁棒性。以逆变侧电流反馈的单相LCL型并网逆变器为例,研究了该系统进网电流中高频谐波的放大机理,并提出一种基于陷波器的相位超前补偿策略,通过合理设计陷波器参数对LCL谐振峰附近的相位进行了修正,该方法在考虑滤波电容波动的情况下也能显著减小进网电流中高频谐波的含量,加强了系统参数对该控制结构的适应性,最后通过仿真验证了所提方法的有效性与正确性。     

分布式电源并网逆变器新型滤波器的设计及实现

为了更好地解决分布式电源并网引起的高频谐波污染问题,本文在详细分析SPWM调制型逆变器开关过程产生的谐波电压的基础上,设计了一种适于滤除此类谐波电压的新型滤波器——双谐振滤波器。与常用的LCL滤波器相比,双谐振滤波器有良好的高频谐波衰减特性,对电感的需求少,大大降低了滤波器的成本和体积。最后给出了双谐振滤波器的实现方法及参数设计原则。PSCAD仿真结果验证了双谐振滤波器的可行性和有效性。