LCL濾波的PWM整流器

1、一、基于LCL濾波的VSR1. VSR的控制目標(biāo)：通過(guò)對(duì)網(wǎng)側(cè)電流幅值和相位跟蹤控制來(lái)實(shí)現(xiàn)VSR的功率控制。 2. 采用LCL濾波的原因：利用相對(duì)較小的濾波電感來(lái)有效濾除PWM高頻諧波，在大功率場(chǎng)合可以顯著減小濾波器的體積、損耗和成本。但LCL濾波器具有三階傳遞特性，自身存在諧振可能，會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性，因此可以采用多環(huán)控制策略來(lái)抑制諧波，改善系統(tǒng)穩(wěn)定性。3. 控制系統(tǒng)中存在的兩個(gè)擾動(dòng)量：電網(wǎng)電壓擾動(dòng)和直流側(cè)電壓Udc擾動(dòng)。電網(wǎng)電壓波動(dòng)可以通過(guò)前饋手段抑制；直流側(cè)電壓的波動(dòng)可以閉環(huán)控制，對(duì)于蓄電池供電、直流側(cè)電壓不能閉環(huán)控制的VSR，可以通過(guò)檢測(cè)Udc來(lái)解耦補(bǔ)償?shù)秸{(diào)制波的指令信號(hào)Uref中去。 4

2、. 消除LCL諧波的方法。無(wú)源阻尼法：在濾波網(wǎng)絡(luò)中加入電阻來(lái)增加系統(tǒng)的阻尼，但引入了附加電阻損耗；有源阻尼法：通過(guò)構(gòu)建一定的控制結(jié)構(gòu)并通過(guò)控制算法來(lái)有效提高系統(tǒng)的阻尼，實(shí)現(xiàn)多環(huán)控制。外環(huán)為直流電壓環(huán)，中環(huán)為交流電流環(huán)，內(nèi)環(huán)為濾波器中的某一變量環(huán)。二、幾種基于LCL濾波的多環(huán)控制 1. 基于LCL濾波的主電路2輸出電流單環(huán)有源逆變控制框圖3基于電容電流Ic反饋的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖(忽略R1、R2)由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖可得系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：GK(s)=KsL2CsL1L2C+(L1+L2)2；=1*Kpwm由內(nèi)環(huán)根軌跡知，不論K如何變化，基于Ic反饋的單位調(diào)節(jié)器內(nèi)環(huán)控制始終是穩(wěn)定的。4基于電感L2電壓Ul2和

3、電容電壓Uc反饋的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖4-12 uL2反饋系統(tǒng)內(nèi)環(huán)控制結(jié)構(gòu)框圖圖4-13 uC反饋系統(tǒng)內(nèi)環(huán)控制結(jié)構(gòu)框圖由圖4-12和4-13可見(jiàn)，uL2和uC作為反饋?zhàn)兞繒r(shí)的控制結(jié)構(gòu)框圖僅是擾動(dòng)點(diǎn)的作用不同，因而兩者具有相同的跟隨給定能力，僅是對(duì)擾動(dòng)的抑制能力不同。因而兩者在給定信號(hào)作用下的系統(tǒng)性能是等價(jià)的，這里僅以u(píng)L2反饋?zhàn)鳛檠芯繉?duì)象。由uL2反饋時(shí)的結(jié)構(gòu)圖可得內(nèi)環(huán)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：GK(s)=KL2sL1L2C+(L1+L2)由內(nèi)環(huán)根軌跡知，無(wú)論K如何變化，基于Ul2和Uc反饋的單位調(diào)節(jié)器內(nèi)環(huán)控制均不穩(wěn)定。 5基于電感L1電流Il1反饋的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖內(nèi)環(huán)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：GK(s)=K(s

4、L2C+1)s(sL1L2C+L1+L2)由內(nèi)環(huán)根軌跡知，無(wú)論K如何變化，基于Il1反饋的單位調(diào)節(jié)器內(nèi)環(huán)控制始終是穩(wěn)定的。 6基于電感L1電壓Ul1反饋的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖內(nèi)環(huán)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：GK(s)=KL1(sL2C+1)sL1L2C+(L1+L2)由內(nèi)環(huán)跟軌跡知，無(wú)論K如何變化，基于Ul1反饋的單位調(diào)節(jié)器內(nèi)環(huán)控制始終是不穩(wěn)定的。7綜合分析可知，基于Ul1、Ul2和Uc反饋的單位調(diào)節(jié)器內(nèi)環(huán)控制都是不穩(wěn)定的，只有基于Ic和Il1反饋的單位調(diào)節(jié)器內(nèi)環(huán)控制是穩(wěn)定的。然而，對(duì)比基于Ic和Il1反饋的單位調(diào)節(jié)器系統(tǒng)內(nèi)環(huán)控制，基于Il1反饋時(shí)，系統(tǒng)阻尼比x較小，而基于Ic反饋時(shí)，系統(tǒng)阻尼比x可在較大范圍內(nèi)選擇，顯然選在Ic作為內(nèi)環(huán)