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。     

三相四线三电平APF并联运行有源阻尼方法

由于滤波性能良好,电感-电容-电感(LCL)滤波器被越来越广泛地应用于有源电力滤波器(APF)。对于单台应用的APF来说,一般采用基于并网电流反馈的有源阻尼方法衰减LCL滤波器的谐振尖峰。然而,在多台APF并联运行以提高补偿容量的场合,传统的有源阻尼方法抑制谐振的效果会显著降低,甚至造成系统无法正常运行。本文在推导并联运行APF的LCL滤波器等效模型的基础上,提出一种新型有源阻尼方法。该方法根据系统并联台数对有源阻尼控制器参数进行自适应调整,提高了APF并联运行系统参数的鲁棒性和系统的稳定性。在3台三相四线三电平APF并联运行系统上的仿真和实验结果验证了所提出方法的有效性。     

基于遗传算法的有源滤波器LCL输出滤波器优化设计

有源电力滤波器(APF)采用脉宽调制技术会产生高频开关谐波电流注入电网,必须采用输出滤波器加以滤除.鉴于LCL滤波器在电网阻抗摄动时的优良滤波性能,将其应用于APF中,基于此建立了LCL型输出滤波器在APF中的数学模型.针对阻尼电阻引起损耗的问题,采用在APF控制策略中引入电容电流反馈的LCL滤波器有源阻尼方法,等效地...     

LCL型三相光伏并网逆变器新型控制策略研究

LCL滤波型并网逆变器是高阶多变量控制系统,传统并网电流单一控制方法,不能确保系统稳定性良好的同时又较好的改善并网电流质量。为此提出了一种基于LCL型并网逆变器的新型复合电流控制技术。文中详细分析了LCL滤波器的特点,其在谐振频率处存在谐振尖峰,通过在电流环中增加陷波器的方法实现了LCL滤波器的有源阻尼,提高系统稳定性的同时又不需要额外增加传感器;并网电流调节器将重复控制(RC)和准比例谐振控制(QPR)有机结合,提高了系统的动态响应速度,且降低本地非线性负载扰动和电网电压频率波动对并网电流质量造成的影响,实现对基频信号的无静差跟踪控制和单位功率因数并网。通过Matlab/Simulink仿真测试,验证了陷波器有源阻尼及重复准PR复合控制策略的正确性和有效性。     

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。     

LCL滤波的双馈式风电网侧变流器在不平衡电网电压条件下的控制策略

为了提高LCL滤波的双馈式风电网侧变流器在电网电压不平衡情况下的工作性能,通过对变流器在上述条件下的数学模型进行理论分析,提出了基于LCL滤波器的不平衡电流指令算法,并提出了在同步旋转dq坐标系下采用PI和重复控制器并联结构的电流复合控制方案.利用所提控制策略,可有效降低电网电流中的低次谐波含量,实现正负序电流的无差跟...     

A Robust Extended Complex Kalman Filter and Sliding-mode Control Based Shunt Active Power Filter

Abstract—This article presents the design of a new shunt active power filter that employs a modified robust extended complex Kalman filter approach with an exponential robust term embedded for reference current estimation together with a current controller based on the sliding-mode control concept. The robust extended complex Kalman filter exploits a new weighted exponential function to handle these grid perturbations to estimate the reference signal in shunt active power filter system. The current controller in the proposed shunt active power filter has been designed using a sliding-mode control strategy because of its ability to handle parameter uncertainties and ease in implementation. To test the effectiveness of the proposed shunt active power filter, extensive simulations were performed using MATLAB/Simulink (The MathWorks, Natick, Massachusetts, USA), and real-time studies were made using OPAL-RT (Montreal, Quebec, Canada). Results obtained from the above studies using the proposed shunt active power filter together with the different variants of Kalman filter (Kalman filter, extended Kalman filter, extended complex Kalman filter) are analyzed, and it is observed that the proposed robust extended complex Kalman filter-sliding-mode control based shunt active power filter provides accurate and improved harmonics mitigation and reactive power compensation.     

单相LCL并网逆变器电流控制综述

并网逆变器采用LCL滤波器方式的高频滤波效果优于单电感滤波器,但是由于电容支路的引入,将明显增加控制难度.就采用LCL滤波器的并网逆变器基本控制策略而言,可以大体分为三种:采用逆变器侧电感电流反馈的间接电流控制策略,采用电网侧电感电流反馈的直接电流控制策略,以及采用部分逆变器侧电感电流和部分电网侧电感电流反馈的混合控制...     

分布式发电系统中并网逆变器的新型有源阻尼策略

分布式发电系统中LCL型并网逆变器可以有效抑制高频谐波,但存在谐振峰,会导致系统不稳定。因此采用电压或电流反馈的有源阻尼方法引起广泛关注,但这些方法需要多个传感器,增加了成本和控制复杂度。为此,采用二阶陷波器抑制LCL滤波器的谐振峰,保证系统稳定。根据LCL滤波器的谐振频率,设计了二阶陷波器参数,提高系统稳定性。通过选择合适的陷波器品质因数,增强系统应对电网电感变化的鲁棒性。采用比例—积分控制器增加基频增益,减小了系统稳态误差和提高了动态响应速度。仿真和实验验证了所提方法的正确性。     

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。     

弱电网下LCL换流器谐振的自适应抑制研究

LCL型换流器因其体积小,滤波性能好等优点广泛地应用于并网系统中。但其自身的谐振问题不可忽略,电容电流反馈的有源阻尼方法是常用的谐振抑制方法。在实际应用中,电网阻抗能够对LCL滤波器谐振产生影响。基于此,本文提出一种基于遗传算法优化RBF神经网络的自适应谐振抑制方法,该方法首先依据遗传算法对RBF神经网络进行初始参数的优化;利用RBF神经网络自身的辨识能力对PI控制器的参数进行识别,实时修正PI控制参数和有源阻尼系数,从而实现了LCL型换流器在电网阻抗变化时保持系统稳定。最后分别采用传统无参数优化方法、RBF神经网络优化方法以及本文所提方法进行实验,通过仿真结果的分析,验证了该方法的有效性。     

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。     

Active damping LCL滤波器在三相并网型逆变器中的设计与实现

探讨了基于虚拟电阻概念的active damping LCL滤波器的实现.参照passive damping LCL滤波器稳定性分析结果,用待定系数法求出虚拟电阻的计算公式.在系统框图中通过引入虚拟电阻改变控制算法,抑制了LCL电路中谐振现象的产生,克服了passive damping LCL滤波器的缺点,实验结果验证...     

一种等效微分环节反馈滤波电容电压实现有源阻尼的方法

常规的微分实现方法在直接用于反馈滤波电容电压实现有源阻尼时易放大高频噪声,影响进网电流质量以及阻尼效果。为此,提出采用负带通滤波器串联滞后校正环节来实现等效微分环节。该方法在用于反馈滤波电容电压实现有源阻尼时,不仅能够有效地抑制LCL滤波器的谐振尖峰,还对高频噪声具有抑制作用。所提策略解决了常规微分实现方法反馈LCL滤波器状态量实现有源阻尼放大高频噪声的问题。通过搭建一台实验样机,验证了所提策略的有效性。     

单相LCL并网逆变器多环控制策略的研究

文章阐述了传统双环单相VSR控制策略存在的缺点,在此基础上,介绍了PR控制器的优势,用PR控制器代替PI控制器,同时采用陷波器校正的有源阻尼方法抑制LCL滤波器的谐振峰值,并加入电压前馈控制,构成了包含电压外环、并网电流控制环、电容电流环的多环控制系统。最后设置控制器参数,在Matlab/Simulink环境下搭建了仿真模型,仿真结果表明,该方案能够有效控制并网电流,滤波效果良好,抗电网电压扰动能力强,实现了并网电流和电网电压同步的控制目的,验证了其可行性和优越性。     

LCL并网逆变器的电流双闭环控制

采用LCL滤波器作为电压型并网逆变器与电网的接口,建立LCL滤波器的数学模型,提出一种基于电网侧电流外环、逆变器侧电流内环的LCL并网逆变器控制方法。该控制方法既能有效保护功率开关,又能保证系统稳定及并网电流的单位功率因数。针对该电流双闭环控制方法,给出一种基于赫尔维茨稳定判据及李纳德-戚帕特稳定判据的内外环控制器参数设计方案。进行了LCL并网逆变器并网运行仿真与实验。仿真和实验结果验证了所提LCL并网逆变器控制方法的正确性和可行性。     

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。     

Design and control of an LCL-filter-based three-phase active rectifier

This paper proposes a step-by-step procedure for designing the LCL filter of a front-end three-phase active rectifier. The primary goal is to reduce the switching frequency ripple at a reasonable cost, while at the same time achieving a high-performance front-end rectifier (as characterized by a rapid dynamic response and good stability margin). An example LCL filter design is reported and a filter has been built and tested using the values obtained from this design. The experimental results demonstrate the performance of the design procedure both for the LCL filter and for the rectifier controller. The system is stable and the grid current harmonic content is low both in the lowand high-frequency ranges. Moreover, the good agreement that was obtained between simulation and experimental results validates the proposed approach. Hence, the design procedure and the simulation model provide a powerful tool to design an LCL-filter-based active rectifier while avoiding trial-and-error procedures that can result in having to build several filter prototypes.     

三相电压型PWM变流器交流侧LCL滤波器的有源阻尼策略研究

三相电压型PWM变流器是分布式可再生能源发电单元接入传统配电网的主要接口设备。在PWM变流器主电路设计中,采用LCL滤波器替代传统的L型滤波器已经被广泛地接受。针对含LCL滤波器的三相电压型PWM变流器,在系统输入输出模型与传递函数的基础上,提出了一种新型LCL滤波器优化设计方法。与传统L型滤波器相比,该方法具有电感总量小、动态性能好、系统成本低的优点。为了抑制LCL滤波器的固有谐振,在基于同步旋转坐标系的三相电压型PWM变流器控制中,通过在电流环中增加陷波滤波器的方法实现了LCL滤波器的有源阻尼。最后通过仿真和实验对所提出方法的正确性和有效性进行了证明。     

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。