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。     

光伏并网逆变器LCL陷波校正滤波器

为了抑制LCL滤波器的谐振,提高光伏并网逆变器的输出性能,介绍了一种基于陷波校正法的光伏并网逆变器输出滤波控制方案,将陷波校正法和超前/滞后环节引入LCL滤波器,给出了LCL滤波器的设计参数。系统仿真和实验结果表明,这种滤波方案有效抵消了LCL滤波器的正谐振峰,有效地滤除了逆变器输出电流的高次谐波,改善了电流波形的质量,提高了光伏并网逆变器的输出效率。     

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。     

LCL滤波器无源阻尼和有源阻尼对多逆变器并网谐振影响对比分析

多并网逆变器系统谐振是由滤波器输出谐波与电网谐波共同作用的结果。LCL滤波器谐振是滤波器输出谐波的主要因素之一,因此提出LCL滤波器谐振阻尼方法对多并网逆变器系统谐振的影响进行分析。首先,分析多并网逆变器系统谐波交互的机理;其次,建立无源阻尼和有源阻尼的多并网逆变器系统阻抗模型,对比分析2种阻尼方法对低频谐振和超高次谐振的影响;最后,采用3台并网逆变器进行仿真实验验证所提理论的有效性。     

三相并网逆变器的LCL滤波器设计

LCL滤波器正广泛应用于并网逆变器,但无阻尼时易使系统谐振,给系统的稳定性控制带来困难。在建立三相并网逆变器数学模型的基础上,采用基于d,q同步旋转坐标系的电压定向控制策略,使用被动阻尼抑制谐振。给出了被动阻尼LCL滤波器的设计方法,详细分析并比较其与单L滤波器的滤波效果,并分析了被动阻尼的选取对系统稳定性的影响,最后通过实验验证了设计。     

LCL型并网逆变器谐振频率稳定域研究

由于LCL网络可能带来的谐振现象,LCL滤波器的设计以及LCL型并网逆变器的稳定控制一直是2个极大的挑战。对此,利用系统开环频率特性和奈奎斯特稳定判据,分析了LCL型并网逆变器基于逆变器侧电流反馈的数字单环控制系统的稳定性,并得出了LCL滤波器的谐振频率在低于1/6采样频率时,系统无需附加额外阻尼即可稳定运行,且对网侧电感变化具有较好的鲁棒性,而在高于1/6采样频率时,系统在无附加阻尼条件下无法稳定的结论。这为LCL滤波器谐振频率范围的设计提供了指导,使得系统可以在无需附加阻尼的情况下获得较好的稳定性和鲁棒性。最后以LCL型三相三电平并网逆变器为例,进行了仿真分析和实验验证,结果证明了理论分析的正确性。     

无阻尼LCL滤波并网逆变器的设计与实现

采用无源阻尼和有源阻尼抑制LCL滤波器谐振的方法会增加损耗或成本。为此,提出了一种数字控制无阻尼LCL滤波三相空间矢量脉宽调制(SVPWM)并网逆变器的设计方法,通过合适的参数设计即可实现系统的稳定运行。对该并网逆变器进行z域建模,给出了详细的系统设计步骤和实例,最后以1台15kVA无阻尼LCL滤波三相SVPWM并网逆变器为例进行了实验验证。实验结果表明,所设计的并网逆变器为稳定的系统,当负载突变时仍能保持系统的稳定运行。与有源阻尼方法相比,该并网逆变器无需增加电压传感器或电流传感器,从而降低了成本。与无源阻尼方法相比,该并网逆变器具有更高的效率和更低的电网电流总谐波畸变率(THD)。     

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...     

三相并网逆变器的LCL滤波器设计及其有源阻尼策略研究

在系统输入、输出模型与传递函数的基础上,针对含LCL滤波器的三相并网逆变器提出了一种优先考虑滤波效果的LCL滤波器设计方法。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并网逆变器控制中,提出了一种电容电流反馈有源阻尼法。最后通过仿真和实验对本文提出方法的正确性和有效性进行了证明。     

两级式LCL型三相光伏并网逆变器的研究

并网逆变器的控制是分布式发电并网的一项关键技术。以两级式LCL型三相光伏并网逆变器的控制策略为核心研究对象,设计了三相光伏并网逆变器的控制系统结构;建立了基于LCL滤波器的三相并网逆变器模型;提出了一种新的并网逆变器的控制策略;对基于SVPWM的LCL型三相光伏并网逆变器控制系统进行了设计;在Matlab/Simulink环境下建立了系统仿真模型。仿真和实验结果表明,并网电流谐波分量少,系统工作稳定,验证了所提出控制策略的正确性与有效性。     

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。     

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。     

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。     

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。     

弱电网下LCLCL型并联逆变器并网系统的电流优化控制

针对LCL型滤波器存在的缺陷,采用基于电容电流比例反馈的LCLCL型滤波器,在保留传统滤波器高频谐波衰减能力的前提下,实现了在系统开关频率处对谐波的陷波作用。建立了弱电网下两台并联逆变器并网系统的诺顿等效模型,分析了电网阻抗在逆变器与电网之间的耦合作用;考虑电网阻抗影响的电网电压前馈控制会引入一条额外的并网电流正反馈回路,降低系统的相位裕度;通过采用谐振前馈控制,可实现前馈控制与电流控制在基波频率的中高频段处解耦,提高系统的稳定性,优化并网电流的品质。最后通过Matlab/Simulink的仿真分析验证了所提策略的可行性和有效性。     

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。     

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。     

光伏并网逆变器的LCL滤波器效率优化

为了提高光伏发电系统的并网效率,降低并网谐波,根据模拟滤波器的理论和设计方法,指出LCL滤波器的优势所在。结合逆变器应用详细介绍了LCL滤波器主要参数的设计优化方法,对滤波器主要器件的损耗计算和效率优化做了量化分析。将滤波器与实际300 kW光伏逆变器连接试验,仿真和试验结果验证了设计的正确性,根据实验结果绘制的负载-效率曲线在50%负载和100%负载时滤波器电能转换效率均在99%之上,电流总谐波畸变率THD在100%负载时小于1%,均大大优于各国际、国内标准和技术规范的要求。     

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。