一种高频性能优化的LCL滤波器结构设计

作者:李晨; 刊名:南方农机 上传者:朱明夜

【摘要】文章通过比较LCL滤波器和L滤波器性能,提出一种陷波型LCL滤波器。利用无源阻尼法以及分裂电容法对陷波型LCL滤波器结构进行改进,设计一种高频性能优化的陷波型LCL滤波器结构。该结构兼具传统LCL滤波器的高频滤波性能以及LLCL滤波器的陷波效果,并对系统的固有谐振尖峰进行有效抑制,能够较好地降低功率损耗、降低高次谐波含量。

全文阅读

南方论坛 Forum of South China 52019年3月下 一种高频性能优化的 LCL 滤波器结构设计 * 李 晨 (武汉理工大学自动化学院电气工程及其自动化系,湖北 武汉 430000) 摘 要:文章通过比较 LCL 滤波器和 L 滤波器性能,提出一种陷波型 LCL 滤波器。利用无源阻尼法以及分裂电容法对陷波型LCL 滤波器结构进行改进,设计一种高频性能优化的陷波型 LCL 滤波器结构。该结构兼具传统 LCL 滤波器的高频滤波性能以及 LLCL 滤波器的陷波效果,并对系统的固有谐振尖峰进行有效抑制,能够较好地降低功率损耗、降低高次谐波含量。 关键词:LCL 型滤波器;陷波型 LCL 滤波器;无源阻尼;分裂电容;高频性能;谐波衰减中图分类号:TN713 文献标志码:A 文章编号:1672-3872(2019)06-0005-03 —————————————— 基金项目: 国家级大学生创新创业训练计划项目(201810497108) 作者简介: 李晨(1998—),男,黑龙江双鸭山人,本科,研究方向:电气工程及其自动化。 逆变器并网系统通常采用 SPWM 调制技术,网侧电流中含有大量高次谐波成分,为提高并网电流质量,需要设计合理的滤波器结构。传统的 LCL 滤波器相较于 L 滤波器具有较好的高频滤波性能,但是存在谐振尖峰影响系统稳定运行的问题。文献 [1-2] 提出了相应的无源阻尼与有源阻尼的解决方案,均可以解决谐振尖峰的问题。同时,也有学者提出分裂电容 [3-4] 方案降低系统损耗。为了消除特定频率高次谐波,进一步提高电流质量,提出一种陷波型 LCL 滤波器,有的学者也称之为 LLCL 滤波器 [5]。但是,新型结构的高频性能较差,需要进 一步改进系统结构。 许多学者都提出了滤波器的结构改造方案,但均未形成完整的研究思路和依据,从而导致滤波器的拓扑结构往往停留在三阶或四阶。文章着重从不同控制策略的工作原理出发对滤波器结构进行改造,逐步对传统的 LCL 滤波器进行拓扑结构变换,设计出一款高频性能优良的陷波型 LCL 滤波器,也称三分裂电容陷波型 LCL 滤波器。 1 (LfCf)//Rd 陷波型 LCL 滤波器 采用无源阻尼以及分裂电容方案的 LCL 型滤波器和陷波型 LCL 滤波器以及三分裂电容陷波型 LCL 滤波器拓扑结构,如图 1 所示。 图 1 不同方案滤波器的拓扑结构 1.1 LCL 滤波器结构改造 相较于传统的 L 型滤波器,LCL 增加一条电容支路。滤波器系统从网侧电流 i2 到逆变器侧电压 ui 的闭环传递函数分别如式(1)(2)所示,其结构从原有的一阶结构变换为三阶结构,高频谐波滤除效果明显得到改善,高频谐波的衰减速度从原有的每十倍频程 -20db 上升至每十倍频程 -60db。 (1) (2) LCL 存在一个谐振尖峰,谐振尖峰会对电网造成冲击并产生巨大损耗。谐振尖峰的引起原因在于 LCL 滤波器增添的二阶振荡环节。该二阶环节为无阻尼振荡环节。从滤波器的结构角度考虑,消除谐振尖峰的方法为引入阻尼。常用的阻尼技术包括无源阻尼与有源阻尼。无源阻尼是一种直接为滤波器增添阻尼器件的方法。在设计中,可以将电阻器件并联或串联在 LCL 的任意支路,共有六种方法。由于电容支路串联电阻、电容支路并联电阻外的控制方法效果不佳 [6],因此常常采用对电容支路进行串联或并联电阻的方法。有源阻尼则是通过在并网电流的控制回路中引入额外的反馈控制算法以获得谐振峰的抑制效果。但是,由于引入反馈控制算法的方法较为复杂,因此,在进行滤波器结构设计中,

参考文献

引证文献

问答

我要提问