危水根+王斌+劉斌+孟艷潁

摘 要：LCL濾波器可減小電感量并有對高頻諧波電流更好的衰減效果，但是一直存在諧振問題。在有源電力濾波器中，本文在通過引入網(wǎng)側電感電流控制環(huán)作為逆變側電感電流給定的有源阻尼方法的基礎上，針對諧波電流特性加入諧振控制器，在抑制LCL諧振的同時，有效的補償了電網(wǎng)中的諧波電流，最后通過仿真驗證了該方法的可行性。

關鍵詞：LCL濾波器；有源電力濾波器；諧振控制器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.184

1 引言

在LCL逆變系統(tǒng)中，引入網(wǎng)側電感作為逆變側電感電流的給定可以有效的抑制LCL系統(tǒng)諧振，然而在有源電力濾波器中，由于逆變側電流需要跟蹤諧波電流，使控制器的設計變得更加復雜。

2 引入網(wǎng)側電流修正的策略

引入網(wǎng)側電感電流修正的有源阻尼控制方法控制框圖如圖1所示，其中G1為電感電流修正環(huán)控制器，G2為逆變側電流控制器，i2corr為所引入的網(wǎng)側電流修正量。

由圖1可推導出i1到i*的開環(huán)傳遞函數(shù)，表示為

3 APF中網(wǎng)側電流修正控制分析

APF控制的電流為諧波電流，傳統(tǒng)的PI控制器作用有限[8]。在高頻段比例積分控制器的增益有限，而選取過大的增益雖然可以在一定程度內減小系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，但容易使系統(tǒng)失穩(wěn)。

比例諧振控制器的數(shù)學表示為：

其中，Kp為比例系數(shù)，ω0為諧振頻率，Kr為諧振系數(shù)。

眾所周知非線性RCD負載產(chǎn)生的諧波頻率主要為市電的6K????±1次，其中6K+1次為正序分量，6K-1次為負序分量。通過坐標變換使正序分量轉換到dq軸上次數(shù)減1，而負序分量加1，故在dq軸上設計6K次諧振控制器。

令：

針對有源電力濾波器，在引入網(wǎng)側電流修正環(huán)增加系統(tǒng)阻尼的基礎上，引入6K次諧振控制器增加dq軸諧波頻率處增益，引入后式（2）的波特圖如圖2。

4 仿真與實驗驗證

仿真驗證。

依據(jù)上文分析畫出系統(tǒng)的控制結構結構框圖如圖3所示。在simulink搭建了LCL型有源濾波器仿真，仿真中的主要參數(shù)與上文參數(shù)一致，三相二極管整流電路阻感負載，參數(shù)為：R=5Ω，L=1mL。

將內外環(huán)均設計為針對5、7、11和13次諧波的比例諧振控制器，補償后的電網(wǎng)電流波形如圖4所示。

5 結論

LCL濾波器在源電力濾波器系統(tǒng)中能有效的高頻紋波進行衰減。本文針對LCL型有源電力濾波器，引入網(wǎng)側電流修正環(huán)，在抑制LCL系統(tǒng)的諧振的同時結合諧振控制器改了APF輸出電流諧波補償效果。最后，本文通過仿真驗證了所得結論的正確性。

參考文獻：

[1]Chen Z，Luo Y，Chen M.Control and performance of a cascaded shunt active power filter for aircraft electric power system[J].IEEE Transactions on Indstial Electionics，2012，59（09）：3614-3623.

[2]仇志凌，楊恩星，孔杰等.基于LCL濾波器的并聯(lián)有源電力濾波器電流閉環(huán)控制方法[J].中國電機工程學報，2009，29（18）：15-20.

[3]王要強，吳鳳江，孫力等.帶LCL輸出濾波器的并網(wǎng)逆變器控制策略研究[J].中國電機工程學報，2011，31（12）：34-39.

作者簡介：危水根（1975-），男，江西南昌人，副教授，研究方向：新能源技術等。