基于LCL濾波器的三相三線并網(wǎng)變流器若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、并網(wǎng)變流器涵蓋基波應(yīng)用的逆變/整流器、靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)和應(yīng)用于諧波治理的并聯(lián)有源電力濾波器，是一類重要的電力電子變流裝置，對其主電路設(shè)計(jì)和電流閉環(huán)控制方法的研究具有重要的理論和工程實(shí)際意義。本文針對基于LCL濾波器的三相三線并網(wǎng)變流器，對上述問題進(jìn)行研究。
　　 LCL濾波器以其較好的濾波性能被越來越多地應(yīng)用于并網(wǎng)交流器，但作為三階對象，其牽涉的參數(shù)較多，不易設(shè)計(jì)。本文在詳細(xì)分析LCL濾波器工作原理和特性的基礎(chǔ)上

2、，提出了一種基于限制總濾波電感壓降、并保證濾波電容和電網(wǎng)側(cè)濾波電感對高頻電流分流效果的濾波器設(shè)計(jì)方法。該方法物理意義明確、簡單易行，具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。
　　 并網(wǎng)變流器直流母線電容與功率模塊電氣連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對于抑制開關(guān)管的關(guān)斷電壓尖峰具有重要意義。本文分析了疊層平面母線減小等效電感的原理，并介紹了一種獲得發(fā)明專利授權(quán)的簡易平面母線制作方法。三維設(shè)計(jì)軟件UG的應(yīng)用有效提高了設(shè)計(jì)效率。
　　 三階的LCL濾波器增加

3、了電流環(huán)的控制難度。本文提出了一種反饋電網(wǎng)電流、且利用數(shù)字控制固有一拍延時(shí)的穩(wěn)定控制方法。理論分析表明，一拍控制延時(shí)引入的相位滯后降低了-180°相角穿越頻率，提高了幅值裕度，從而保證了閉環(huán)穩(wěn)定性。和需要反饋多個(gè)變量的有源阻尼方法相比，該控制方法無需增加額外的傳感器，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低的優(yōu)點(diǎn)。該創(chuàng)新點(diǎn)的研究工作，對于LCL濾波器的穩(wěn)定控制具有重要的理論和實(shí)際意義。
　　 為提高電流環(huán)的穩(wěn)態(tài)精度，本文將重復(fù)控制和滯后一拍控制相結(jié)

4、合，構(gòu)成雙環(huán)控制系統(tǒng)，同時(shí)保證了動(dòng)態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在基波和諧波應(yīng)用下，雙環(huán)控制都具有較好的動(dòng)、靜態(tài)性能。電流雙環(huán)控制還能夠在單一正轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下進(jìn)行電網(wǎng)電壓不平衡控制，相較傳統(tǒng)的雙dq坐標(biāo)系方法，有效簡化了控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。電流的基波、諧波以及不平衡控制得到了統(tǒng)一。
　　 在大容量、高可靠性的應(yīng)用場合，冗余并聯(lián)是較好的解決方案。異于通常的切除整個(gè)三相并聯(lián)模塊的控制方法，本文提出了一種只切除故障橋臂的容錯(cuò)控制，不僅提高

5、了剩余完好橋臂的利用率和裝置的工作靈活性，而且為冗余并聯(lián)控制開拓了新思路。由此造成的輸出電流平衡控制問題，則在三相靜止ABC坐標(biāo)系下進(jìn)行電流雙環(huán)控制加以保證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了在輸出濾波電路不平衡的情況下，三相輸出電流仍然具有較好的對稱度。
　　 常規(guī)數(shù)字控制程序調(diào)試方法只能代入若干離散數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行測試，難以確保編程正確性，增加了損壞主電路的風(fēng)險(xiǎn)。本文提出了一種不需要主電路參與的數(shù)字控制系統(tǒng)離線閉環(huán)調(diào)試方法。該方法將離散化的控制對象在