基于LCL滤波器的电压源型PWM整流器控制策略综述

三相电压源型PWM整流器交流侧每相通过LCL滤波器代替单电感滤波器接入电网,可以由较小的电感电容达到较好的滤波效果.但是电容支路的引入,将使传统的控制策略很难达到优良的控制效果.本文以三相电压源型PWM整流器为例给出了LCL滤波器的数学模型,并对基于LCL滤波器三相电压源型PWM整流器的直接功率控制、三闭环控制和无差拍控制的控制策略进行分析和比较.最后,展望了基于LCL滤波器的PWM整流器控制策略的研究热点和研究方向.     

LCL滤波PWM整流器的单位延时稳定控制

提出一种三相电压型LCL滤波脉宽调制(PWM)整流器的新型控制策略,利用单位延时和比例控制实现电流环的稳定控制,通过合理选取比例系数即可有效抑制谐振的发生。所提方法仅需检测LCL滤波器的网侧电感电流,无需有源阻尼环节。详细分析了控制器的设计过程及比例系数的选取方法。仿真和实验结果均表明电流环稳定,网侧电流正弦度高,功率因数接近于1。     

LCL滤波PWM整流器的新型准直接功率控制

针对LCL滤波器存在谐振、需要采取有源阻尼控制的特点,在推导功率与网侧电流关系的基础上,提出一种三相电压型LCL滤波PWM整流器的新型准直接功率控制策略。交流侧采用功率外环和电流内环的双环结构,功率环为电流环提供电流指令,电流环引入电容电流反馈,实现有源阻尼。介绍了控制系统的结构,详细分析了控制器的设计过程。所提方法具有原理清晰,简单易实现的优点。仿真结果表明系统稳定,谐振得到抑制,网侧电流正弦度高,功率因数接近于1,稳态和暂态性能优良。     

LCL滤波的电压型PWM整流器的有源阻尼控制

为抑制LCL滤波器的谐振,解决采取增加电阻方法带来的PWM整流器功率损耗问题,提出了基于虚拟电阻思想的新型有源阻尼控制策略.滤波电容电压经过比例处理后注入整流器输入电流,通过改变参考输入电流,滤波器的谐振得到了有效抑制.该控制策略不会带来功率损耗及效率降低问题,并且参数的选择非常简单.为了说明阻尼电阻的作用,并对LCL滤波的PWM整流器的数学模型做了分析.最后的仿真结果证明了所提出的控制策略是正确可行的.     

LCL滤波的三相整流器主动阻尼控制方法

LCL作为三相电压型有源整流器的输入滤波器存在稳定性问题,通常安置阻尼电阻以避免系统发生谐振.为使LCL滤波的有源整流器在无阻尼电阻的情况下稳定运行,以电压空间矢量控制为平台,提出引入交流滤波电容电流环的主动阻尼控制策略,改变了系统原本不稳定的极点.考虑采样保持、运算及PWM更新引入的延时,建立了包括电流控制环和LCL滤波器在内的存在一个采样周期延时的简化离散模型,并在z平面分析系统的稳定性,优化滤波电容电流环的放大系数.LCL滤波的电压型有源整流装置实验结果表明,整流器未发生电流谐振现象,证明了所提出的主动阻尼控制策略及稳定性分析方法的正确性.     

LCL滤波的PWM整流器新型控制策略

为了减少PWM整流器开关频率附近高次谐波的含量,采用三次LCL滤波器。但考虑到LCL滤波器存在谐振问题,如果控制策略不合适会导致系统不稳定,且增大输入电网电流的谐波畸变率,提出基于虚拟电阻思想的控制策略。采用控制算法取代阻尼电阻的作用,增加系统的稳定性。此外对LCL滤波的三相电压型PWM整流器的完全和低频数学模型进行了详细分析,并对控制器的设计提出了理论指导。最后的仿真结果证明所提出的控制策略正确可行。     

基于LCL滤波器的PWM整流器的一种新型多环控制策略研究

针对电压型PWM整流器采用LCL滤波器易引起谐振,导致系统不稳定的问题,提出了一种新型多环控制策略并设计了其在同步坐标系的控制结构。该策略在PWM整流器传统的双闭环控制基础上引入了滤波器电容电流内环反馈控制,属于有源阻尼控制策略,通过等效增加系统的阻尼而有效抑制了LCL滤波器可能出现的谐振,从而保证系统的稳定性。在MATLAB/SIMULINK仿真环境下对所提出的控制策略进行了仿真,仿真结果验证了该策略的可行性和有效性。     

LCL滤波的PWM整流器固定开关频率控制研究

传统的PWM整流器用L滤波器来滤除谐波,而LCL滤波器可以用较小的电容电感值达到较好的滤波效果。但是LCL滤波器存在谐振效应,会影响系统的稳态性能,大大增加了整流器控制的复杂性。对基于LCL滤波的PWM整流器采用一种固定开关频率控制策略,不需要电容电压或电流传感器,就可以实现系统的稳定运行。最后的仿真结果证明了方法的可行性。     

基于R_d阻尼型LCLLC滤波器的永磁同步发电机绕组谐波抑制

在永磁风力发电系统中,为了减轻机侧变流器产生的脉宽调制(PWM)高频脉冲波对定子绕组的绝缘损害,降低谐波电流造成的发电机损耗,在分析传统PI控制策略的基础上,提出了一种新的策略。将谐振控制器与二自由度(2DOF)PID控制器相结合,设计谐振二自由度PID(R-2DOF PID)控制器,并通过粒子群(PSO)算法优化控制器参数,获得较强的电流跟踪能力、稳定的控制和良好的谐波电流抑制效果。同时,在机侧变流器端设计Rd阻尼型(滤波器电容支路串联电阻)LCLLC滤波器衰减PWM高频脉冲中的高次谐波,与传统PI控制结合Rd阻尼型LCL滤波器的谐波抑制策略相比,提出的控制器不仅能抑制电流谐波,实现电流环的无差拍控制,而且能减小外界扰动带来的影响,增强控制器的动态稳定性。使用MATLAB/Simulink对永磁同步发电机进行仿真试验,仿真结果表明,LCLLC滤波器对于滤除PWM高频脉冲的谐波成分效果较好,R-2DOF PID控制器可对周期信号进行无误差跟踪,达到抑制谐波的目的。     

LCL滤波的PWM整流器新型控制策略研究

为了减少PWM整流器开关频率附近高次谐波的含量,文中采用了三次LCL型滤波器.为了提高系统的稳定性,抑制滤波器的谐振,在双闭环控制的基础上提出了一种基于虚拟电阻思想的控制策略.通过对滤波电容电流的积分处理,改变了系统传递函数的极点,确保了系统的稳定运行.此外,文中对LCL滤波的三相PWM整流器数学模型进行了详细的分析,并从理论和仿真两方面证明了LCL滤波器的优越性能.最后的仿真结果证明了该控制策略是可行的.     

LCL型三电平并网逆变器无差拍控制

电压源型脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)整流器交流侧通过LCL滤波器代替单电感滤波器接入电网,可以由较小的电感电容组合达到较好的滤波效果;但电容支路的引入将使传统的控制策略很难达到优良的控制效果,为此,以LCL滤波器运算电路为基础建立数学模型,并对该数学模型设计出LCL型三电平并网逆变器无差拍控制。MATLAB/Simulink仿真实验验证了所提的LCL型三电平并网逆变器无差拍控制的有效性。     

LCL并网滤波器的非线性阻尼控制

为提高LCL滤波并网变换器的控制性能,提出一种基于反馈线性化的LCL并网滤波电路级联非线性有源阻尼控制策略。该策略在三相LCL滤波并网变换器的仿射非线性模型基础上,采用级联的状态反馈线性化非线性控制方法,通过变换器网侧和桥臂侧有功电流、无功电流的全局线性化精确解耦控制,实现LCL滤波器的有源阻尼。所提非线性级联控制策略可消除LCL滤波电路的谐振尖峰,提升并网变换器的整机控制性能。仿真和实验验证了该控制策略的正确性和可行性。     

基于超级电容有轨电车的充电装置控制研究

超级电容快速储能技术在短时大功率应用中有较好的技术经济性,非常适用于新型有轨电车储能。针对有轨电车充电装置整流器采用传统多脉波整流技术导致的整流器输入侧交流电压畸变、交流电流谐波含量高,直流母线电压纹波大,功率因数不可控等问题,提出采用脉宽调制(PWM)整流方式。该整流方式具有功率因数高,谐波含量低等优点,采用电压-电流双闭环与电压前馈相结合的控制策略,来抑制直流母线电压在超级电容接入瞬间引起的波动。通过设计LCL滤波来吸收整流器交流侧的电流谐波,并推导了LCL滤波器的计算公式。系统仿真和实验证实了该控制的有效性。     

逆变器侧电流反馈的LCL型三相光伏并网逆变器解耦控制

为了实现LCL型三相光伏并网逆变器dq轴的解耦控制,同时提高系统的动态响应速度,在同步旋转坐标系下,提出一种适用于逆变器侧电流反馈的前馈解耦控制策略。并在电压外环中引入光伏阵列功率前馈、电流内环中引入电网电压前馈。视各耦合项为扰动,采用闭环传递函数的求解方法以获取实现解耦控制的前馈系数,同时分析了滤波器参数在发生变化时其对dq轴解耦效果的影响。通过Matlab建立系统仿真模型,仿真结果表明:所提解耦控制策略使LCL型三相光伏并网逆变器不仅实现了dq轴的解耦控制,而且在保证强鲁棒性及高入网电流质量条件下具有良好的动、静态性能。     

直驱永磁同步风电机组不对称故障穿越的研究

分析电网发生不对称故障对直驱永磁风力发电机组(D-PMSG)的影响,研究其控制策略,以提高其不对称故障穿越的能力。把电网电压实时引入机侧整流器参考功率的计算中,提出了按照电网正序电压和其额定电压的比减小发电机输出功率的控制策略。建立了经背靠背双PWM变流器并网的D-PMSG仿真模型。机侧整流器控制内环采用电流前馈控制,外环采用功率环控制发电机输出功率。网侧逆变器控制内环采用电流前馈控制,并控制负序电流为零,外环采用电压环稳定直流电压。仿真结果表明,在不对称故障时,这种策略保持了发电机功率平衡和变流器功率平衡,限制了直流电压的升高,保持了逆变器三相电流对称,实现了机组不对称故障穿越。     

双PWM变频器供电的双馈发电机系统仿真

建立了双馈发电机矢量控制系统和三相PWM整流器的控制模型,在三相整流器的d-q轴数学模型的基础上,研究了其网侧电流控制策略,讨论了基于电网电压前馈控制和网侧电流补偿控制的解耦控制方法,通过仿真验证了控制策略的正确性和有效性.     

并网LCL滤波的PWM整流器输入阻抗分析

对并网LCL滤波的PWM整流器进行了深入研究,在电流环中通过引入滤波电容电流反馈控制来改变系统极点分布,抑制LCL滤波器自身的谐振和增加系统稳定性,以代替阻尼电阻的作用。将控制器参数和物理模型结合建立了LCL滤波整流器的闭环高频输入阻抗模型,详细地分析了整流模式、有源逆变模式下阻抗特性,并研究了两种模式下公共耦合端(PCC)电压前馈的影响,为LCL滤波整流器的并网控制提供理论指导。仿真和实验结果表明,LCL滤波整流器并网时可以有效减少注入电网中高次谐波含量,而引入滤波电容反馈控制策略是一种简单、可行抑制LCL谐振的方法,带PCC电压前馈有利于并网整流器小功率能量回馈的正常运行。     

永磁直驱风电变流器控制策略及仿真研究

根据矢量控制原理提出了机侧和网侧PWM变流器的控制策略,分析了永磁直驱风电系统双PWM变流器的电路结构及其工作原理,建立了永磁直驱风电系统中包括风力机、传动系统、永磁同步发电机、双PWM变流器等各部分的数学模型;在MATLAB/SIMULINK仿真环境中建立了永磁直驱风电系统的仿真模型并进行了动态仿真。仿真结果表明:采用双PWM变流器的永磁直驱风电系统具有优良的动、静态性能,可以良好的控制永磁同步发电机,最终输入电网的电压、电流波形接近正弦且谐波含量小。验证了系统仿真模型的正确性和所提出双PWM变流器控制策略的有效性。     

LCL电压型整流器模型预测优化控制

提出了一种基于LCL滤波的电压型整流器VSR(Voltage Source Rectifier)有限控制集模型预测优化控制策略。传统的LCL整流器模型预测电流控制需要附加有源阻尼算法(MPC-AD)来消除LCL滤波器引起的谐振问题,此时会大大增加系统的计算负担且控制性能有待提升。为此利用模型预测控制中多变量控制的特性,通过构建单个代价函数同时控制网侧电流矢量、滤波电容电压矢量以及整流器侧电流矢量(MPC-i₁i₂u_c),无需状态变量反馈有源阻尼,然后通过所构造的代价函数J来选取下一时刻最优开关状态作用于系统。为验证所提出方法的可行性,进行仿真实验并搭建测试样机,通过与传统的MPC-AD控制方法进行比较,验证了所提出优化控制策略的可行性与优越性。     

电容电压反馈的电流型整流器有源阻尼控制研究

三相电流型PWM整流器在交流侧采用LC滤波器来滤除谐波,由于二阶LC滤波器的阻尼系数较小,容易引起网侧电流振荡。为此文中提出滤波电容电压反馈的有源阻尼控制,能够在不消耗有功功率的前提下,有效地滤除网侧电流谐波。通过仿真分析可知,提出的电容电压反馈能抑制网侧电流振荡。