实现同相补偿的三相变流器输出滤波器LCL参数设计

针对同相供电系统中存在高次谐波问题,提出以电网侧电流谐波畸变率(Total Harmonic Distortion,THD)最小为目标的输出滤波器LCL参数设计方法。首先从机车电流、网侧电感、同相补偿装置(Co-phase Compensation Device,CPD)输出电流整体角度出发,推导电网侧谐波畸变率THD和CPD谐波衰减比RAF (Ripple Attenuation Factor)与网侧电感、LCL电容、LCL总电感、LCL总电感分配比之间的关系。其次以CPD补偿电流满足快速跟踪性、开关纹波电流满足抑制要求、LCL基波无功损耗满足限制条件来确定参数取值范围。THD最小为目标函数,RAF为约束,应用分割矩形算法(Dividing Rectangle Algorithm,DIRECT)进行求解,得到THD值最小时LCL滤波器的参数值。最后利用MATLAB/simulink仿真验证参数设计的正确性。     

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。     

并联型APF的LCL输出滤波器设计

针对电网中典型的谐波源和LCL滤波器工作特性,提出一种适用于并联型有源电力滤波器(SAPF)的LCL滤波器设计方法。由补偿电流跟踪性能和纹波要求确定总电感量;由低频补偿和高频滤波要求确定谐振频率范围;由网侧电流和变换器侧电流高频纹波衰减及谐振频率要求确定电感分配系数;由基波无功功率限制和谐振频率要求确定滤波电容值;给出了基于极点配置的反馈电容电流有源阻尼法。与L滤波器的对比仿真和实验结果证明了所提方法的正确性和优越性。     

高压大容量电压源换流器LCL滤波特性及控制稳定性分析

电压源换流器(VSC)一般采用常规的LCL低通滤波器滤除换流阀产生的高频谐波分量,但会造成一次系统的谐振以及谐振频率处控制器的响应特性的变化。高压大容量换流器的开关频率低,其滤波器参数设计更为复杂。针对滤除谐波及抑制谐振,分析了基于LCL滤波器的VSC系统的一次系统阻频特性以及系统电压传递函数,得出滤波器参数设计方法。基于阀侧电流反馈的dq电流直接控制,建立了包含LCL滤波器在内的电流内环控制系统模型,分析其开环及闭环的控制响应特性,研究得到在抑制系统不稳定及抑制谐振处谐波增益时反馈采样环节的截止频率选取原则。基于LCL的三相VSC建立了高压大容量换流器的仿真模型及等比例缩小的试验系统,仿真及试验结果验证了针对高压大容量换流器的LCL滤波器参数设计方法的合理性及谐振抑制方法的可行性。     

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。     

浅析用于变换器的高阶并网滤波器

本文首先分析了LCL型并网滤波器,给出了相应的参数设计步骤,并通过Matlab仿真得到网侧电感与机侧电感比值对滤波电容容值选取的影响,以及该比值对纹波电流分流的影响,同时分析了有源阻尼策略在LCL型滤波器中的应用;然后,又在LCL基础上对分裂电容型高阶滤波器做了详细分析,得到两个分裂电容比例对整体滤波性能的影响,同时提...     

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。     

变频电源网侧LCL滤波器的设计

介绍了变频器输入端专用型LCL滤波器的性能:可以在较小的总电感条件下实现滤波功能,而且动态性能良好。并提出其设计原则主要归结为进线总电阻感的选择和滤波电容的选择,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。     

基于LCL滤波的三相并网Z源逆变器研究

针对传统并网系统中应用的逆变器,输出电压电流的局限性、高次谐波含量大等缺点,提出将传统三相PWM并网逆变器和等效的Z源网络相结合,建立了三相Z源并网逆变器的数学模型。采用LCL滤波器对高次谐波进行滤波,LCL滤波器在低开关频率和电感较小的情况下较单电感滤波具有明显的优势。研究采用并网电流和电容电压双闭环控制策略对并网逆变器进行控制,给出了网侧电流分量的控制策略,以及外环电压设定值的约束条件。仿真结果验证了理论分析的正确性和控制策略的有效性。     

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。     

MW级风电系统整流侧LCL型滤波器分析与设计

提出了一种LCL型滤波器的设计方法,利用电流的纹波限制,求出滤波器的总电感值.由于滤波电容将电感分为电网侧和变换器侧两部分,首先利用电容吸收的无功功率得到滤波电容器的值;然后以谐振频率作为中间变量,得出关于电感比例的二次方程,通过方程的求解,得出滤波器的电感参数.通过对1.5MW风电系统样例滤波器的设计过程进行的详细介绍、参数计算和系统仿真,结果证明了文中提出的设计方法是可行的.     

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。     

基于谐振阻尼的三相LCL型并网逆变器谐波抑制优化策略

LCL型并网逆变器对高频谐波的衰减效果显著,但是内部滤波器自身容易出现谐振,而且对电网背景谐波电压引起的电网电流谐波抑制能力有限。针对逆变器中LCL型滤波器自身存在的谐振现象,在逆变器侧电流单环控制的基础上,分析其谐振机理,采用基于电感电流一阶微分前馈的谐振阻尼抑制谐振;同时建立谐波电网下的LCL型并网逆变器微分方程模型。在抑制谐振的基础上,主要分析网侧谐波电流环直接抑制方式,实现对电网电流谐振与谐波复合抑制,同时采用滤波电容临界值作为选择网侧谐波电流闭环的条件。分析闭环参数对系统性能的影响,给出控制参数的设计。实验结果验证了所采用控制策略的正确性和有效性。     

新型同相牵引供电系统主电路参数设计的研究

基于有源滤波器的平衡变换装置是新型同相牵引供电系统的核心,直流侧储能电容和交流侧滤波电感是平衡变换装置的两个关键参数.电感滤除网侧谐波,电容稳定直流侧电压,更为重要的是这两个参数影响整个系统的动态响应.利用平衡变换装置各部分之间的电压、电流和能量关系,提出了基于有源滤波器的平衡变换装置主电路参数设计方法,建立了滤波电感取值的数学模型,编写了一套参数计算程序,且采用MATLAB软件搭建仿真模型,验证了其参数设计方法的合理性.     

微网蓄电池储能系统滤波及并网控制策略

针对微网中蓄电池储能系统充放电时谐波含量较高情况,在DC/DC与DC/AC变流器之间加入LC滤波器滤除低次谐波,在DC/AC变流器与电网之间加入LCL滤波器抑制高次谐波;并在传统PQ控制基础上以逆变器侧电感电流和网侧电感电流加权值作为内环电流控制信号,降低了解耦分量的纹波含量,减小了储能系统的电压源特性和LCL滤波器阻抗特性对滤波效果和电压波形的影响,提高了控制精度和响应速度;通过隔离变压器调节逆变器输出电压,保证并网电压的稳定。构建仿真模型仿真验证了双层滤波结构和改进控制策略可有效提高蓄电池储能系统的电能质量。     

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.     

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。     

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。     

电压源型换流器稳态等值电路模型

为了计算分析含电压源型换流器(VSC)的电网,基于VSC序分量动态相量谐波分析模型和Thevenin定理,采用电流控制电压源对VSC进行等效,得出了VSC的稳态等值电路。首先,在序分量动态相量谐波分析模型下解析分析VSC稳态运行特性和交直流侧相互作用关系,列写交直流电压电流的代数方程;其次,在代数方程化简的基础上,建立了VSC交流侧基波正序稳态等值电路模型和基波负序与3次谐波正序的联立等值电路模型;最后,利用Thevenin定理,分别建立了不对称下基波负序稳态等值电路模型与3次谐波正序稳态等值电路模型。与仿真计算比较表明,通过电流控制电压源形式构建的Thevenin等效电路能够在稳态条件下等效基波正序分量、基波负序分量和3次谐波正序分量在VSC交直流侧的相互作用,可有效简化VSC的非线性特性与复杂的运行特性,为含VSC电网的稳态潮流计算和谐波潮流计算奠定基础。     

基于自适应遗传算法的风力发电系统网侧LCL滤波器的优化设计

大功率风力发电系统常在电网侧接入滤波器以抑制变流器带来的高频谐波,但LCL滤波器参数的设计仍存在计算复杂、准确性低、滤波性能差等不足。提出了基于自适应遗传算法来优化设计网侧LCL滤波器参数。通过采用自适应的交叉概率和变异概率来提高进化效率以减小参数优化计算时间,并综合考虑LCL滤波器的重要约束条件和滤波性能来优化LCL滤波器的主要参数。最后PSCAD/EMTDC的实例仿真结果充分表明采用优化参数的滤波器具有良好的网侧谐波抑制能力,为工程应用提供了重要的依据。