APF的LCL滤波器的设计及其电流控制策略研究

摘要

如何为用户提供安全可靠、优质经济的电能,是电力系统面临的主要问题。谐波抑制是实现这一目标的关键技术之一。有源电力滤波器(APF)是一种无功谐波动态补偿装置,传统采用L滤波器作为APF的输出滤波器,用于抑制开关频率附近的谐波,但是其衰减高频谐波的能力有限。LCL滤波器的滤波效果优于L滤波器,但是其参数设计和电流控制策略较复杂。
　　本文对有源电力滤波器的单L滤波器进行了研究,基于补偿电流对指令电流的跟踪要求和抑制开关频率处谐波的要求,给出了单L滤波器的设计方案。对补偿特性进行仿真,验证了依据该方法所设计的输出滤波器具有良好的补偿特性,能够有效地抑制高频谐波,但是也存在着一定的局限性。推导出LCL滤波器网侧电感与逆变侧电感的比值与阻尼电阻的变化对系统损耗、谐振频率以及谐波电流衰减比的表达式,给出了有利于提高系统滤波性能的参数取值范围,以此为依据,给出了逆变侧电感、网侧电感、滤波电容、阻尼电阻的具体设计公式。仿真和硬件实验结果验证了采用该方法设计的LCL滤波器,能够有效地抑制开关频率处谐波,降低系统侧的谐波总畸变。采用LCL滤波器给控制系统设计提出了更高的要求,考虑到传统电流控制策略存在的相位差异问题,本文提出了一种改进的基于逆变侧电流闭环加入电容电流前馈的控制策略:将电容电流经过低通滤波器所获得低频分量与指令电流作和,以逆变侧电流负反馈进行闭环控制。通过理论分析该策略的稳定性、补偿谐波与指令谐波的稳态误差、对开关频率处谐波的衰减能力,对改进的电流控制策略作出了综合的评价。仿真结果验证了本文所提出的改进的电流控制策略的有效性。

目录

APF的LCL滤波器的设计及其电流控制策略研究

DESIGN AND CURRENT CONTROL STRATEGY OF LCL-FILTER BASED ON SHUNT ACTIVE POWER FILTER

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 有源电力滤波器的诞生

1.2 LCL滤波器的提出

1.3 LCL滤波器研究现状及其发展

1.4 本文主要研究内容

第2章 并联有源滤波器原理及其单L滤波器设计

2.1 引言

2.2 并联型有源电力滤波器的基本原理

2.3 APF主电路原理及其工作状态分析

2.4 并联型有源电力滤波器的数学模型

2.5 并联型有源电力滤波器的单L滤波器设计

2.6 本章小结

第3章 LCL滤波器无源阻尼法参数设计

3.1 引言

3.2 LCL滤波器性能分析

3.3 LCL滤波器参数设计

3.4 仿真实验

3.5 硬件实验

3.6 本章小结

第4章 LCL滤波器的电流控制策略研究

4.1 引言

4.2 系统模型

4.3 传统电流控制策略分析

4.4 改进的基于逆变侧电流闭环加入电容电流前馈控制策略

4.5 仿真实验

4.6 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致 谢