LCL-VSR的控制與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著大功率整流器在新能源，有源電力濾波器，統(tǒng)一潮流控制器等方面的應(yīng)用的應(yīng)用，基于單電感L的整流器(L-VSR)在開關(guān)頻率，效率，體積，成本等方面暴露出來的問題越來越制約著其發(fā)展，而基于LCL濾波器的整流器(LCL-VSR)無疑可以解決上述問題。由于LCL濾波器為三階系統(tǒng)，控制比較復(fù)雜，穩(wěn)定性變差，因而在LCL-VSR的整個(gè)系統(tǒng)中，參數(shù)設(shè)計(jì)，穩(wěn)定性控制，控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)等是其中的重要環(huán)節(jié)。 本文從分析L-VSR的弊端入手，引出了L

2、CL-VSR。首先建立了LCL-VSR的三相靜止和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)LCL濾波器本身的頻率特性做了研究，為控制策略分析，穩(wěn)定性控制，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分析提供了理論依據(jù)。 依據(jù)基于L-VSR的控制策略引出了LCL-VSR的控制策略，由于LCL濾波器頻率傳輸過程存在諧振頻率點(diǎn)，分析了各種阻尼控制策略，最簡(jiǎn)單的阻尼控制策略稱之為無源阻尼法，這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，但發(fā)熱嚴(yán)重，針對(duì)這種缺點(diǎn)，引出了有源阻尼控制，即通過控制

3、算法產(chǎn)生一個(gè)諧振負(fù)峰值抵消原系統(tǒng)存在的諧振峰。有源阻尼不會(huì)產(chǎn)生附加損耗，但附加的算法需要額外的傳感器。為此還研究了無交流電壓傳感器的有源阻尼控制策略。 討論了LCL濾波器中的一個(gè)重要的問題：參數(shù)設(shè)計(jì)問題。討論了參數(shù)變化對(duì)整流器傳輸特性的影響，根據(jù)整流器的功率等級(jí)，電流響應(yīng)，諧波抑制等限制條件完整的介紹了整個(gè)參數(shù)設(shè)計(jì)過程。 給出了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的詳細(xì)過程。針對(duì)傳統(tǒng)的s域設(shè)計(jì)方法的局限性引出了離散化的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)DSP算法非

4、整周期的延時(shí)間題引出了廣義z變換理論。根據(jù)控制器作用的頻帶范圍采用了LCL濾波器的低頻模型，并對(duì)電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)的離散控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行了推導(dǎo)，在此基礎(chǔ)上利用根軌跡設(shè)計(jì)法對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)；并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)可能產(chǎn)生的穩(wěn)定性問題采用了其高頻模型，并詳細(xì)討論了無源阻尼和有源阻尼控制下參數(shù)變化對(duì)電流內(nèi)環(huán)性能的影響。 完成了15KVA的LCL-VSR實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的研制，并驗(yàn)證了有源阻尼加入前后系統(tǒng)電流電壓等各個(gè)參量的變化情況；驗(yàn)證了有源阻尼對(duì)改