LCL濾波的PWM整流器

1、一、基于LCL濾波的VSR1. VSR的控制目標：通過對網(wǎng)側電流幅值和相位跟蹤控制來實現(xiàn)VSR的功率控制。 2. 采用LCL濾波的原因：利用相對較小的濾波電感來有效濾除PWM高頻諧波，在大功率場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，會影響系統(tǒng)穩(wěn)定性，因此可以采用多環(huán)控制策略來抑制諧波，改善系統(tǒng)穩(wěn)定性。3. 控制系統(tǒng)中存在的兩個擾動量：電網(wǎng)電壓擾動和直流側電壓Udc擾動。電網(wǎng)電壓波動可以通過前饋手段抑制；直流側電壓的波動可以閉環(huán)控制，對于蓄電池供電、直流側電壓不能閉環(huán)控制的VSR，可以通過檢測Udc來解耦補償?shù)秸{(diào)制波的指令信號Uref中去。 4

2、. 消除LCL諧波的方法。無源阻尼法：在濾波網(wǎng)絡中加入電阻來增加系統(tǒng)的阻尼，但引入了附加電阻損耗；有源阻尼法：通過構建一定的控制結構并通過控制算法來有效提高系統(tǒng)的阻尼，實現(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)結構框圖(忽略R1、R2)由系統(tǒng)結構圖可得系統(tǒng)開環(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)結構框圖圖4-12 uL2反饋系統(tǒng)內(nèi)環(huán)控制結構框圖圖4-13 uC反饋系統(tǒng)內(nèi)環(huán)控制結構框圖由圖4-12和4-13可見，uL2和uC作為反饋變量時的控制結構框圖僅是擾動點的作用不同，因而兩者具有相同的跟隨給定能力，僅是對擾動的抑制能力不同。因而兩者在給定信號作用下的系統(tǒng)性能是等價的，這里僅以uL2反饋作為研究對象。由uL2反饋時的結構圖可得內(nèi)環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)為：GK(s)=KL2sL1L2C+(L1+L2)由內(nèi)環(huán)根軌跡知，無論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)結構框圖內(nèi)環(huán)開環(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)結構框圖內(nèi)環(huán)開環(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，系統(tǒng)阻尼比x較小，而基于Ic反饋時，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)