LCL型APF控制新方法

危水根+王斌+劉斌+孟艷潁

摘 要：LCL濾波器可減小電感量并有對(duì)高頻諧波電流更好的衰減效果，但是一直存在諧振問(wèn)題。在有源電力濾波器中，本文在通過(guò)引入網(wǎng)側(cè)電感電流控制環(huán)作為逆變側(cè)電感電流給定的有源阻尼方法的基礎(chǔ)上，針對(duì)諧波電流特性加入諧振控制器，在抑制LCL諧振的同時(shí)，有效的補(bǔ)償了電網(wǎng)中的諧波電流，最后通過(guò)仿真驗(yàn)證了該方法的可行性。

關(guān)鍵詞：LCL濾波器；有源電力濾波器；諧振控制器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.184

1 引言

在LCL逆變系統(tǒng)中，引入網(wǎng)側(cè)電感作為逆變側(cè)電感電流的給定可以有效的抑制LCL系統(tǒng)諧振，然而在有源電力濾波器中，由于逆變側(cè)電流需要跟蹤諧波電流，使控制器的設(shè)計(jì)變得更加復(fù)雜。

2 引入網(wǎng)側(cè)電流修正的策略

引入網(wǎng)側(cè)電感電流修正的有源阻尼控制方法控制框圖如圖1所示，其中G1為電感電流修正環(huán)控制器，G2為逆變側(cè)電流控制器，i2corr為所引入的網(wǎng)側(cè)電流修正量。

由圖1可推導(dǎo)出i1到i*的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，表示為

3 APF中網(wǎng)側(cè)電流修正控制分析

APF控制的電流為諧波電流，傳統(tǒng)的PI控制器作用有限[8]。在高頻段比例積分控制器的增益有限，而選取過(guò)大的增益雖然可以在一定程度內(nèi)減小系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，但容易使系統(tǒng)失穩(wěn)。

比例諧振控制器的數(shù)學(xué)表示為：

其中，Kp為比例系數(shù)，ω0為諧振頻率，Kr為諧振系數(shù)。

眾所周知非線性RCD負(fù)載產(chǎn)生的諧波頻率主要為市電的6K????±1次，其中6K+1次為正序分量，6K-1次為負(fù)序分量。通過(guò)坐標(biāo)變換使正序分量轉(zhuǎn)換到dq軸上次數(shù)減1，而負(fù)序分量加1，故在dq軸上設(shè)計(jì)6K次諧振控制器。

令：

針對(duì)有源電力濾波器，在引入網(wǎng)側(cè)電流修正環(huán)增加系統(tǒng)阻尼的基礎(chǔ)上，引入6K次諧振控制器增加dq軸諧波頻率處增益，引入后式（2）的波特圖如圖2。

4 仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

仿真驗(yàn)證。

依據(jù)上文分析畫(huà)出系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。在simulink搭建了LCL型有源濾波器仿真，仿真中的主要參數(shù)與上文參數(shù)一致，三相二極管整流電路阻感負(fù)載，參數(shù)為：R=5Ω，L=1mL。

將內(nèi)外環(huán)均設(shè)計(jì)為針對(duì)5、7、11和13次諧波的比例諧振控制器，補(bǔ)償后的電網(wǎng)電流波形如圖4所示。

5 結(jié)論

LCL濾波器在源電力濾波器系統(tǒng)中能有效的高頻紋波進(jìn)行衰減。本文針對(duì)LCL型有源電力濾波器，引入網(wǎng)側(cè)電流修正環(huán)，在抑制LCL系統(tǒng)的諧振的同時(shí)結(jié)合諧振控制器改了APF輸出電流諧波補(bǔ)償效果。最后，本文通過(guò)仿真驗(yàn)證了所得結(jié)論的正確性。

參考文獻(xiàn)：

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[3]王要強(qiáng)，吳鳳江，孫力等.帶LCL輸出濾波器的并網(wǎng)逆變器控制策略研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2011，31（12）：34-39.

作者簡(jiǎn)介：危水根（1975-），男，江西南昌人，副教授，研究方向：新能源技術(shù)等。