基于H_(∞)滤波器的LCL型并网逆变器有源阻尼方法

LCL型滤波器具有优越的高频谐波抑制性能,但会造成谐振和稳定性问题。对于LCL型并网逆变器,传统的电容电流反馈型有源阻尼方法能有效抑制谐振尖峰,但是需要额外的电流传感器。为此,提出一种基于H_(∞)滤波器的新型有源阻尼控制策略。根据LCL型滤波器状态空间模型及过程噪声模型完成H_(∞)滤波器的求解,可利用入网电流和公共耦合点电压信息估计滤波电容电流并完成反馈,增大系统阻尼,即使LCL型滤波器参数发生摄动也仍能保持估计值的精确度。仿真和实验结果表明,该方法对LCL滤波器参数变化和电网阻抗变化不敏感,验证了该方法的可行性和优势。

基于LCL滤波器的逆变器并网有源阻尼控制策略

目前LCL滤波器的逆变器广泛应用于并网过程中,由于本身是三阶欠阻尼系统,常常出现谐振尖峰,进而导致系统不稳定。对此,提出一种基于带通滤波器单反馈有源阻尼策略。首先,选取合适的LCL滤波器参数实现并网条件。其次,从幅值特性和相位裕度的角度出发,采用极点配置法对带通滤波器进行参数设计并设置反馈并网高频电流。最后,通过MATLAB/Simlink仿真验证带通滤波器有源阻尼方法的可行性和有效性。

基于主动阻尼电路的LCL型并联有源电力滤波器谐振抑制方法

由于并联有源电力滤波器(SAPF)的宽控制带宽,LCL输出滤波器的谐振问题已经成为SAPF运行中的关键问题。为了解决LCL滤波器的谐振问题,提出了基于主动阻尼电路的新型阻尼方法,以在不影响SAPF控制的情况下实现阻尼效果。所提方法基于与滤波电容器串联的辅助变换器,在辅助变换器中,谐振电流被检测并反向注入作为变换器的参考信号,从而达到对谐振电流的阻尼效果。所提方法的稳定性通过频率响应分析,并与传统方法进行比较,证明了理论上的可行性。最后,实验结果验证了所提方法的有效性,与传统方法相比,所提方法具有更好的开关谐波抑制效果。

基于虚拟导纳的LCL型并联有源电力滤波器鲁棒电流控制

基于电网电流和逆变侧电流的双环电流控制策略因其固有的有源阻尼作用而成为LCL型并联有源电力滤波器的研究热点,但控制回路中不同有源阻尼共存将导致系统特性难以确定。对此,通过虚拟导纳模型准确评估了系统的阻尼特性,发现其有源阻尼区域会随电网阻抗波动而变化,最大接近1/3采样频率;考虑LCL初始谐振频率处于不同的频率范围情况,利用开环极点及鲁棒性分析得到适用于不同情况的统一稳定性约束条件,并对应提出了一套鲁棒控制参数设计方法,从而充分保证电网阻抗波动下并联有源电力滤波器的稳定运行。在一台380V、45A的实验样机上验证了所提理论及控制策略的有效性。

基于双二阶滤波器的LCL型并网逆变器延时补偿方法

为了抑制LCL型滤波器的谐振尖峰,电容电流反馈有源阻尼被广泛应用于LCL型并网逆变器中。由于数字控制延时带来的不利影响,电容电流反馈有源阻尼的阻尼性能被严重削弱。负阻尼区域出现在f_(s)/6到f_(s)/2之间,减弱了并网逆变器的稳定性和对电网阻抗变化下的鲁棒性。在电容电流反馈通道上插入一个双二阶滤波器来补偿数字控制延时带来的相位滞后,正阻尼范围可以扩展到f_(s)/3,从而实现了对电网阻抗变化的高鲁棒性。选择了合适的离散化方法,分析了补偿后的系统稳定性。提出了一个详细的闭环参数设计流程,以获得良好的控制性能。最后,实验结果验证所提方法的有效性和参数设计流程的可行性。

基于有源阻尼的LCL滤波器反馈控制策略研究

有源阻尼对谐振抑制作用机理是对谐振峰值附近的输出频率分量进行反馈控制。据此,根据各反馈位置的差异,分析有源阻尼技术应用于LCL滤波器不同反馈位置的机理,并分析系统基于不同元件的有源阻尼反馈的设计要求。最终在仿真平台中将对LCL滤波器并网系统中可行的有源阻尼方案与未加入有源阻尼的进网电流直接闭环控制方案的波形图进行对比,得出了所要验证的结论。

弱电网下LCL逆变器的有源阻尼控制策略研究

在弱电网中,由于电网阻抗的存在,会导致新能源并网LCL滤波器固有谐振频率发生偏移,传统有源阻尼控制策略则无法保证系统的稳定性。而且随着新能源发电在电力系统中的占比不断提高,如何降低运营成本成为了研究热点。因此本文提出一种基于并网电流和公共耦合电压反馈的新型控制策略,该控制策略不仅提供了有源阻尼以抑制LCL谐振,而且减少了传感器的使用,还能对大范围变化的电网阻抗有较强的适应能力。通过仿真和实验表明,与传统的控制策略相比,在改进的策略下弱电网的实用范围增加,系统的稳定性得到提高,对谐波的抑制能力提升,并网电流质量有了良好的改善。

弱电网下LCL型并网逆变器高鲁棒性并网电流反馈有源阻尼策略

并网电流反馈有源阻尼(grid-current-feedback-active-damping,GCFAD)策略可以在不增加额外传感器的前提下,有效抑制LCL型并网逆变器的谐振尖峰。在电网电压畸变的工况下,GCFAD策略往往与电网电压前馈策略同时使用以改善并网电流质量。然而,通过研究发现,传统GCFAD策略等效虚拟阻抗在中低频段的正阻特性会导致并网逆变器输出阻抗在中频段产生一定的相位滞后,从而降低了系统在电网电压畸变且附加电网电压前馈策略的情况下,对电网阻抗变化的鲁棒性。为了解决这一问题,提出了一种高鲁棒性并网电流反馈有源阻尼(high robustness grid-current-feedback-active-damping,HR-GCFAD)策略,使虚拟阻抗在高频处呈现正阻特性以抑制LCL谐振尖峰,增强了系统的稳定性;在中低频段呈现负阻特性以提高系统中频段输出阻抗相位,进而提高了系统在附加电网电压前馈策略时对电网阻抗变化的鲁棒性。理论分析和实验结果充分验证了所提策略的有效性。

基于负低-高通滤波器的并网电流反馈新型有源阻尼方法

基于并网电流反馈的有源阻尼方法常用来抑制LCL型并网逆变器的谐振尖峰,现有方法会放大高频噪声、降低并网电流质量。因此提出了基于负低-高通滤波器的并网电流反馈新型有源阻尼方法,在抑制谐振尖峰的同时,也降低了对高频信号的增益,进一步提高并网电流质量。采用极点配置法,围绕系统的稳定裕度以及有源阻尼效果设计新型有源阻尼的参数;随后讨论了LCL参数和电网阻抗变化时新型有源阻尼控制系统的鲁棒性。仿真与实验结果证明,该方法使得控制系统对高频噪声有更好的抑制作用,在不同的工况下均具有良好的稳定裕度,在电网阻抗变化时下依然可以有效抑制谐波电流。

一种LCL滤波器有源阻尼策略与设计方法

针对LCL滤波器的谐振峰特性会导致系统不稳定、中大功率变流器中无源阻尼方法的阻尼损耗会引起严重发热问题,根据LCL滤波器的传递函数和电容支路电流对系统阻尼的影响,提出一种电容支路电流反馈有源阻尼策略和反馈参数设计方法。研究了电容支路电流反馈有源阻尼策略对系统谐振峰增益和开关频率处增益的影响,将该有源阻尼策略和无源阻尼法进行了对比研究,得出电容支路电流反馈有源阻尼控制策略反馈参数的设计方法。对带有LCL滤波器的并网逆变器进行了仿真研究,仿真结果表明这种有源阻尼策略能有效抑制LCL滤波器的谐振峰,降低输出电流在谐振频率处谐波,增加系统的稳定性。

三相并网逆变器LCL滤波器的研究及新型有源阻尼控制

相比较传统的L型滤波器,LCL滤波器以其较低的成本和更好的高次滤波衰减能力适合应用于大功率场合下的三相并网逆变器。文章详细分析了根据逆变器电压电流传感器安装位置不同导致网侧等效阻抗的变化以及对并网逆变器采用不同电流控制方式时的系统稳定性。针对LCL滤波器本身存在的谐振问题以及传统的增加滤波器无源阻尼电阻会带来系统额外的功率损耗,降低变流器效率等缺点,文章通过建立基于LCL滤波器滤波电容串联和并联阻尼电阻的系统控制模型,构建系统传递函数并利用系统传函等效原则,选择滤波电容电压前馈分别实现基于有源虚拟阻尼电阻串联和并联的LCL滤波器系统控制方案,给出前馈系数计算方法。最后通过仿真和实验验证了采用基于有源虚拟阻尼电阻并联LCL滤波的三相并网逆变器控制策略,仿真和实验结果表明在不增加系统额外功率损耗的同时,逆变器并网电流工作稳定且谐波含量低。

LCL滤波器有源阻尼控制机制研究

有源阻尼技术是实现LCL滤波器谐振峰值抑制的有效方法,目前已经有多种有源阻尼方案被提出。但已有文献对有源阻尼方案进行分析时均未涉及有源阻尼的机理问题,未给出各方案提出的依据。该文深入分析有源阻尼技术,指出有源阻尼实质上是对系统谐振峰值附近对应的输出频率成分的反馈控制,当该反馈为负反馈时可以实现较好的抑制效果,且反馈深度越深,谐振峰值抑制效果越好。在此基础上,不仅解释了现有基于逆变器侧电感电流、滤波电容电流及其电压反馈控制的有源阻尼技术的本质,还得到了基于包括滤波电容、逆变器侧电感以及网侧电感在内的有源阻尼反馈环节的设计要求,并推演了LCL滤波并网系统中可行的有源阻尼控制方案。实验结果验证了理论分析的正确性。

基于带通滤波器的LCL型滤波器有源阻尼控制

三相电压源型并网逆变器交流侧采用LCL滤波器可有效地减小滤波器体积和容量,但易引起滤波器谐振问题。采用有源阻尼控制方法可以避免滤波器的谐振问题,在不额外增加传感器的前提下,提出了基于带通滤波器的有源阻尼控制策略。分析了带通滤波器环节分别采用调制波带通滤波控制、反馈电流带通滤波控制和比例积分谐振(proportionintegration resonant,PIR)调节器控制的3种控制方法,并对3种有源阻尼方案进行性能比较。仿真和试验结果验证了3种有源阻尼控制方法的有效性,且采用PIR调节器的方法更适应于谐振频率多变的系统。

一种新型的PWM变换器LCL滤波器有源阻尼控制策略

本文提出了一种新型的PWM变换器LCL滤波器有源阻尼控制方法。针对LCL滤波器的谐振问题,传统的方法是在滤波电容上串联电阻来抑制谐振,但这种方法会带来功率损耗。通过有源阻尼控制,可以有效地抑制LCL可能带来的谐振。在有源阻尼方法基础上提出了滤波电容电流反馈的设计方法,同时结合滤波电容电流估算的方法,实现了无附加电流传感器的LCL滤波器的有源阻尼控制。这种方法可以有效地抑制系统谐振,改善变换器输出电流波形,同时不需要增加额外的传感器。实验结果验证了这种方法的有效性和实用性。

基于有源阻尼的并联有源滤波器输出LCL滤波器设计

提出一种基于并联型有源电力滤波器的输出LCL滤波器的设计方法。该方法在满足电流跟踪快速性、电流纹波最大允许值等基本条件下,选取了总电感值;并由基波无功损耗约束了电容量上限。在此基础上,考虑到开关次谐波电流衰减率以及谐振频率的制约,综合选取了构成总电感的L1和L2的值及电容量。为避免LCL滤波器发生谐振,采用了电容电流反馈的有源阻尼法,通过设计反馈系数,有效抑制了低次谐波的振荡。最后基于采用重复学习控制策略的并联型有源电力滤波器,通过PSCAD进行仿真验证。仿真结果表明了LCL滤波器的优越性以及所提设计方法的有效性。

并网逆变器用LCL滤波器新型有源阻尼控制

针对并网逆变器用LCL输出滤波器的不稳定性,在分析LCL滤波器无源阻尼控制算法的基础上,提出了一种基于电容电流估计的三闭环LCL滤波器有源阻尼控制算法。算法引入电容电流内环以抑制系统不稳定的现象,电容电流信号通过估计过程得到。定性分析了提出算法的稳定性。因省去了以往无源阻尼控制算法中用以抑制系统谐振而增加的阻尼电阻,而从根源上消除了滤波器滤波性能、系统效率降低和发热等问题。所提算法无需增加额外的传感器。仿真和实验结果证明了所提算法的有效性与可行性。

LCL型有源滤波器混合状态反馈虚拟阻尼控制策略

有源滤波器载波调制产生的高次谐波可通过L或者LCL滤波器滤除。LCL滤波器为三阶系统,高频谐波抑制性能优于L滤波器,但LCL型滤波器会产生谐振峰。提出一种混合状态反馈虚拟阻尼控制策略,能够在不增加有源滤波器电流传感器的情况下,实现有源阻尼控制,起到抑制谐振峰的效果。在实现虚拟阻尼控制策略的基础上,采用相位超前补偿的二阶广义积分器实现非线性负载谐波电流的无静差补偿控制,并通过公共耦合点电流反馈控制策略,实现有源滤波器基波与谐波的独立控制,提高了系统的响应速度与控制精度。最后通过样机实验验证了方法的有效性。

LCL型进网滤波器的有源阻尼技术分析与比较

为厘清现有LCL滤波器的有源阻尼方法之间的关系和寻找新的有源阻尼结构,研究了抑制LCL谐振的有源阻尼方法的综合方法,构造基于反馈的有源阻尼统一分析模型,对采用单状态变量单补偿器反馈的有源阻尼方法进行了系统分析。通过传递函数和根轨迹图甄别出有效有源阻尼方法,详细分析了滤波电容电压反馈、滤波电容电流反馈和提出的网侧滤波电感电压反馈3种有源阻尼方法的特性。建立了3 kW实验样机对3种有源阻尼方法进行了性能对比研究,结果验证了有源阻尼综合方法的有效性。

有源滤波器LCL并联虚拟阻尼控制策略及离散域稳定性分析

有源滤波器LCL滤波系统存在谐振,需要引入阻尼。通过对比分析,发现当有源滤波器采用电流定时比较控制时,滤波电容并联虚拟阻尼策略最为适宜。该策略检测滤波电容的谐波电压,通过比例环节等效于电容并联虚拟谐波电阻,增强系统的阻尼作用,整个策略实现简单且避免了微分运算。通过建立离散域的数学模型,根据朱利稳定性判据求得虚拟阻尼系数的稳定域条件:即采样频率需大于滤波器谐振频率的6倍,以保证系统的稳定性;进而,系统的稳定域随采样频率的提高而增大,随滤波器谐振频率或滤波器网侧总电感值的增大而减小。仿真和实验分析证明了所提出的虚拟阻尼策略及理论分析的正确性。

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。