光伏发电三电平并网逆变器的LCL滤波器分析与设计

中点钳位三电平并网逆变器正在越来越多地被应用于新能源发电系统中,为更好地减小并网电流谐波,LCL滤波器因其优越的滤波性能也获得了广泛的应用.对于LCL滤波器的谐振峰问题,常用的控制算法包括无源阻尼控制和有源阻尼控制,有源阻尼控制由于克服了无源阻尼控制所存在的能量损耗缺点,逐渐成为研究热点.针对三电平并网逆变器拓扑结构以及基于电容电流反馈的有源阻尼控制策略,深入讨论了LCL滤波器参数的设计方法,实验表明所研究的滤波器设计方法是正确可行的.     

基于LCL滤波器的三电平光伏并网逆变器控制策略

为了满足IEEE Std.1547标准对并网电流谐波的要求,光伏并网逆变器输出通常采用LCL滤波器抑制高频谐波。然而,LCL滤波器的引入导致系统稳定性降低。为了解决该问题,本文提出一种电感并联型无源阻尼控制方案。文中详细分析了并联无源阻尼和系统运行工作原理,并进行了稳定性分析。最后在MATLAB/Simulink环境下对控制方案进行验证。仿真结果表明,该方案可有效解决LCL谐振引起的不稳定问题,同时保证并网电流谐波含量满足IEEE标准。     

光伏并网逆变器通用LCL滤波器的设计

从光伏并网逆变器的实际特点出发,对逆变器LCL滤波器参数设计进行了研究。从逆变器对滤波器的实际要求方面给出了LCL滤波器的设计步骤和方法,对100 kW三电平并网逆变器滤波器参数进行了设计。同时,针对实际系统,应用MATLAB仿真软件对设计结果进行了仿真验证,仿真和实验结果表明:采用所提出的LCL滤波器的设计方法,光伏并网逆变器性能良好,从而验证了这种设计方法的正确性和合理性。     

三电平PWM整流器的LCL滤波器设计研究

LCL滤波器广泛应用于变流器,但三阶滤波器存在谐振,并且参数设计比较复杂。在建立三电平PWM整流器数学模型基础上,采用基于d-q同步旋转坐标系的电压定向控制策略及虚拟阻尼抑制谐振。给出滤波器设计原理,并与L滤波器的滤波效果进行对比,最后通过仿真验证了设计的可行性。     

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。     

逆变器侧电流反馈的LCL滤波并网逆变器参数设计

对于采用有源阻尼控制策略的LCL并网逆变器而言,逆变器侧电流反馈的LCL并网逆变器能稳定工作,其控制参数设计相对简单,但是进网电流易产生较大的低频谐波。从控制的角度分析了产生低频谐波电流的原因,得出电流环的控制参数、LCL滤波器参数对低频谐波电流抑制的具体作用。在此基础上,得到逆变器侧电流反馈的LCL并网逆变器的滤波参数和控制参数的设计方法。实验结果表明,所提出的参数设计方法正确、有效。     

基于SVPWM的二极管箝位式三电平逆变器在并联型有源滤波器中的研究

提出了改进型的空间矢量控制策略在APF中的应用.采用的主电路为三电平逆变器电路,与两电平电路对比,其补偿谐波效果明显增强,THD明显降低.同时,通过传统的SVPWM控制与改进的SVPWM控制算法分别驱动二极管箝位的三电平电路,仿真结果表明改进的SVPWM控制算法不仅适用于大容量、大电压电力系统中,而且算法简单,减少大量的三角函数的运算,为下一步实现并联型APF的装置有了可行性.     

三电平逆变器PWM方法分析与比较

在调节三电平逆变器的输出电压时,通常采用的是脉宽调制方法。对常用的几种脉宽调制方法进行了较详细的分析,比较了各自的优缺点,其中着重指出了各种方法对直流回路电压的利用率、输出电压谐波的特点以及对中点电位的影响等,并给出了仿真结果。     

单相三电平并网逆变器的改进无差拍电流控制

传统无差拍电流控制策略的控制性能受滤波电感值变化的影响较大。在单相三电平并网逆变器中,首先引入易于DSP实现的双调制波三电平正弦脉宽调制(sine pulse widthmodulation,SPWM)方法,进而推导基于该方法的并网逆变器暂态数学模型。以此为基础,提出采用两次电流采样的在线电感辨识方法,结合数字低通滤波技术获得了实时电感辨识结果,并用于无差拍电流控制算法中,从而有效提高了并网电流控制性能。相应的实验结果证明了所提出方法的正确性和可行性。     

级联多电平逆变器的频谱分析及滤波器设计

为解决级联多电平技术过大的电压变化率和相对集中的高次谐波的问题,通过计算机仿真技术,深入比较了几种典型拓扑结构的逆变器输出电压谐波的频谱,分析了基于载波组SPWM调制技术的级联多电平逆变器输出电压的谐波特征后,针对该结构电压谐波的特点,提出一种级联多电平逆变器的LC滤波器设计方法并给出了电抗参数和电容参数的具体设计原则和方法。该方法综合考虑了滤波器频率特性和功率因数等要素,通过仿真实验证明,通过该方法选择的滤波器参数满足系统各方面的要求,达到预期的滤波效果,对于不同功率因数的负载,均有很好的滤波效果,并提高了系统的功率因数。     

三电平变流器LCL滤波器设计

LCL滤波器在当今电力电子装置中广泛应用,然而LCL滤波器存在谐振问题,如果没有合适的阻尼或控制方法,很难保证系统的稳定性能.该设计以三电平双馈式风电变流器为平台,采用传统的电网电压定向和无源阻尼控制策略设计滤波器.基于三电平变流器并网运行时的电流瞬态过程,分析纹波电流脉动情况,并给出详细的设计方法,最后通过实验验证了设计的可行性.     

基于LCL简化模型的PWM变流器电流环控制策略

通过研究LCL滤波器的完整数学模型,得到了一种基于LCL滤波器简化模型的电流环控制结构.该控制结构在不降低系统性能的情况下,能抑制电流高频肝关谐波,在动态时义能保证电流的稳定和快速响应.通过仿真和样机实验证实了这--控制结构的正:确性和有效性.     

特高压直流换流站交流滤波器组对电网谐波的影响分析

特高压直流换流站配置的交流滤波器兼具特征谐波滤除和无功补偿功能,但其易与电网背景谐波阻抗相互作用导致低次谐波放大现象。交流电网谐波阻抗的获取是交直流系统谐波特性分析及交流滤波器设计配置的基础。文中根据电网谐波阻抗特性较为复杂,难以建模计算的特点,提出了一种基于换流站不同运行工况的500 kV交流电网背景谐波阻抗实用估算方法;定义了交流滤波器组谐波增益指标,通过该指标分析了特高压直流换流站交流滤波器组对电网低次谐波的放大机理;研究了交流滤波器参数与放大作用间的关系,提出了2种交流滤波器的改造方案。最后,以绍兴换流站测试数据为例,结合电网背景谐波阻抗估算结果,对其5次谐波放大问题进行了理论分析,并对交流滤波器改造方案进行了探讨。     

低感设计对变流器电容纹波电流影响分析与优化

在大功率变流器产品的设计应用过程中,因母排杂散电感的不匹配导致变流器模块支撑电容纹波电流有效值偏大,电容长期工作在超额状态以致损坏。针对上述问题,根据变流器模块不同母排结构建立相对应的数学模型,分析了支撑电容电流偏大的根本原因。通过试验的方法测量提取不同母排结构的杂散电感以指导后续母排的设计。根据理论分析提出了通过优化母排设计、改善控制算法来减小母线支撑电容纹波电流。最后,基于某一变流器平台,通过测量不同试验条件下电容电流纹波,对比分析试验数据以验证所提改进措施的有效性。     

无变压器电流源型高压变频器滤波器设计

针对新型无变压器空间矢量调制的电流源型高压变频器的特点,提出了一种方便有效的输入和输出滤波器设计方法.此方法根据空间矢量调制电流的谐波特性,并基于LC滤波器的高低频等效电路,分析滤波器电感电流和电容电压的总谐波畸变率,由此得到滤波器设计的限定值.又从位移功率因数角度对滤波器设计值加以限定.据此方法即可确定滤波器参数取值范围.通过建立仿真模型进行仿真研究,仿真结果进一步说明了此方法的正确性和可行性.     

基于滤波器状态反馈的矩阵变换器网侧电流闭环策略

滤波器的引入降低了矩阵变换器轻载时的网侧功率因数,而滤波器的谐振特性更会导致系统不稳定。针对该问题,提出一种基于滤波器状态反馈的矩阵变换器网侧电流闭环控制策略,该策略以同步旋转坐标系下网侧电流为控制目标,并将滤波器状态变量的瞬时扰动引入电流环,对虚拟整流级电流矢量的期望值进行实时补偿,并根据补偿后的电流矢量期望值调制矩阵变换器。通过设置合理的反馈系数矩阵,滤波器的状态反馈使系统闭环极点移至更稳定的区域,增强了系统的稳定性。最后,实验结果表明该策略可以有效阻尼矩阵变换器动态过程的振荡,并能在全功率范围内使网侧保持较高功率因数。     

输入滤波器与开关变换器相互作用的分析

分析了输入滤波器与变换器之间的相互作用问题。指出由于输入滤波器与变换器之间不利的相互作用,使系统动态性能变差甚至不稳定。从实验的角度对阻抗比判据进行了验证,结果表明,阻抗比判据是研究子系统相互作用问题的简单方法,但过于保守,限制了输入滤波器参数的选取范围。最后给出了输入滤波器简单实用的设计方法,该方法既避免了输入滤波器与变换器之间的相互作用问题,同时也很好地满足了滤波的要求。     

电流纹波率分析与输出滤波电感的优化设计

一般输出滤波电感的设计需以临界连续电流为依据并根据经验公式选取电流纹波计算.该方法未考虑滤波电感上电流脉动对变换器各应力参数的影响,难以得到较理想的输出滤波电感值,从而影响变换器的实际效果.为解决这一缺陷.深入分析了Buck变换器电流纹波率的选取理论依据,提出输出滤波电感的优化设计.该方法综合考虑了变换器各应力参数、滤波电感的体积及变换器的动态性能,最终确定了电流纹波率最佳值约为0.4.以此计算的滤波电感值未影响到变换器动态响应,其设计获得了优化.实验结果验证了理论分析的正确性和该方法的可行性.