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LCL的D-STATCOM配电网电压波动与闪变的抑制研究

配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)用于抑制配电网电压波动与闪变。为使D-STATCOM输出电流的谐波含量满足要求,多通过单电感L限制高频谐波电流。但中高功率时,满足谐波标准所需的L值增大,从而会引起D-STATCOM直流侧的电压值增加、装置的体积增加等问题。为此,本文使用LCL滤波器代替了传统L滤波器,从而减小了总电感值,降低了系统的体积与成本。仿真验证了理论的正确性,证明了基于LCL滤波器的D-STATCOM不仅对配电网电压波动与闪变有很好的抑制作用,同时与基于L滤波器的D-STATCOM相比,输出电流的谐波抑制效果更好。     

电压源型换流器LCL滤波器确定性设计

为保证LCL滤波器性能、提高LCL滤波器参数设计效率,基于电压源型换流器(VSC)的序分量动态相量(DPSCs)谐波分析模型,提出了一种LCL滤波器参数的确定性设计方法。该方法对换流器侧电感、滤波电容和网侧电感分别进行计算。换流器侧电感由功率约束和电流动态跟踪约束确定,并选取其下限值作为设计值;滤波电容由无功功率约束确定;通过谐波分析模型定量计算VSC各次谐波分量,并以IEEE 1547标准规定的并网谐波电流畸变率为约束条件,计算出网侧电感值,最后通过稳定性分析和仿真与实验验证滤波器参数设计的有效性。实验结果表明,所设计的LCL滤波器使得开关频率附近的谐波电流减少至0.02 A,高次谐波电流含有率约为0.23%。所提出的LCL滤波器确定性设计方法能有效提高LCL滤波器参数设计效率,减少了参数设计过程中的反复试凑和复杂的优化算法。     

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。     

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。     

链式STATCOM并网LCL滤波器参数的优化设计

分析了级联H桥变流器拓扑下STATCOM的LCL滤波数学模型,研究LCL滤波参数对STATCOM系统的稳定性、滤波特性、补偿效果和阻尼损耗的影响,提出一种链式STATCOM输出LCL滤波器电感比线性优化的新方法。在降低系统阻尼损耗的同时,对LCL参数进行优化设计和选择,使得STATCOM系统输出特性满足设计要求。最后,通过搭建电压10 kV、容量6 Mvar链式STATCOM的试验样机,验证了该方法的可行性和优越性。     

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。     

有源电能质量控制器的LCL滤波器设计与研究

LCL无源滤波器参数的选取直接关系到系统的开关纹波滤除和电网谐波补偿效果,影响系统能否稳定工作.分析了LCL滤波器各元件参数的作用以及改变各参数量对开关纹波滤波效果的影响趋势,并首次引入一种简单实用的计算滤波器逆变侧电感值的方法.最后,通过仿真和50kVA样机验证,表明设计合理,理论分析正确.     

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。     

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。     

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。     

A new type of STATCOM based on cascading voltage-source inverterswith phase-shifted unipolar SPWM

In this paper, a new type of static compensator (STATCOM) is proposed. This new STATCOM is constructed by cascading several identical full-bridge (H bridge) voltage-source inverters (VSIs). A so-called phase-shifted sinusoidal pulsewidth modulation (SPWM) unipolar voltage switching scheme is applied to control the switching devices of each VSI. The harmonics in STATCOM current caused by the DC voltage ripple is rejected by a new method developed in this paper. As a result, the size of inductor and DC capacitors can be further reduced. A very effective startup procedure is proposed to start up the STATCOM. The proposed STATCOM has the advantage of a fewer number of VSIs, the VSIs being identical and extremely fast in response to reactive power change     

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。     

用于太阳能和风力发电系统并网LCL滤波器的分析和设计

针对太阳能和风力发电系统中频繁用到的并网LCL滤波器,建立其数学模型,详细分析LCL滤波器网络各项参数的特性,提出设计的限制条件,推导出系统中滤波电感和滤波电容之间的关系式,进而推算出电感和电容值,同时分析了滤波电容增加阻尼电阻对系统性能的影响。仿真结果表明,设计的LCL滤波器可以完成在新能源行业中优质并网的要求,也验证了理论分析的正确性。     

光伏发电超高次谐波发射特性及影响因素分析

由电力电子装置广泛应用带来的超高次谐波问题近年来引起关注,但光伏发电超高次谐波发射特性的研究仍不够充分。本文首先以采用双极性调制的典型电压源型逆变器为例分析其产生的谐波幅值及分布规律,确定了产生超高次谐波的直接影响因素:开关频率、调制比、直流侧电压;然后重点分析了滤波器参数、控制器参数、MPPT控制以及不同功率水平对超高次谐波的间接影响,给出了LCL滤波器参数选择依据;基于某光伏系统的实测数据,对光伏发电超高次谐波主要频率分布范围及总体含量进行量化分析。最后,基于Matlab/Simulink搭建了光伏发电系统的仿真模型对上述分析结果进行验证。     

基于LCL滤波的大功率三相电压型PWM整流器

三相电压型PWM整流器,交流侧采用LCL滤波器,在满足谐波标准时可以大幅减小电感量。本文首先分析了采用LCL滤波器时系统数学模型及控制算法,然后根据IEEE-519标准要求的电流谐波限制条件,利用SVPWM调制方式产生的谐波电压幅值进行迭代运算来计算LCL滤波器参数,同时从离散域分析了采用无源阻尼时系统的稳定性。在此基础上,本文研制了一台500kW三相电压型PWM整流器样机,实验结果验证了上述分析方法的有效性。     

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.