一种基于LCL有源滤波器网侧电流反馈的有源阻尼方法技术

本发明专利技术公开了一种基于LCL有源滤波器网侧电流反馈的有源阻尼方法，涉及电力技术应用领域，包括以下步骤：在每个采样周期内对LCL有源滤波器的网侧电压信号和网侧电流信号进行采集；采集的信号引入传递函数，再通过Clark坐标变换，从而计算出系统在谐振频率附近的分量增益；将谐振频率附近的分量增益带入移相环节，便能实现对谐振尖峰的阻尼控制。采用上述技术方案，通过对网侧电感电流进行了采样，以此电流为反馈量，进行有源阻尼分量的提取控制，从而实现谐振抑制的功能，既可以节约硬件成本，避免传感器及外围电路可能造成的系统可靠性下降问题，又能在不影响系统性能的前提下实现有源阻尼的功能，具有显著意义和工程实用价值。值。值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LCL有源滤波器网侧电流反馈的有源阻尼方法


[0001]本专利技术涉及电力技术应用领域，特别涉及一种基于LCL有源滤波器网侧电流反馈的有源阻尼方法。

技术介绍

[0002]有源电力滤波器(APF)输出常采用LCL滤波器进行开关纹波滤除，而LCL滤波器天然存在一个谐振峰。APF模块的LCL参数设计会校核该谐振峰所在频率点，一般使其处于控制器通带截止频率和1/2倍开关频率之间。为了保证系统的可靠运行，必须采取相关手段对谐振进行抑制。已有文献给出了常见的消除谐振的方法，分为两大类：无源阻尼方法和有源阻尼方法。
[0003]无源阻尼方法的基本思想是通过在LCL滤波器的各个组成元件上串联或者并联电阻以削弱谐振峰。具体的电阻安放位置如图1所示。一般来讲，阻尼电阻值越大，即阻尼比越大，谐振峰值衰减力度越大，但阻尼比也不宜过大，否则会影响系统动态响应速度。无源阻尼结构简单、易于实现，由于阻尼电阻上存在损耗和发热严重，实际应用受到限制。
[0004]有源阻尼方法的基本思想是通过引入控制环使得被控对象产生等效的阻尼效果，从而抑制谐振峰值。由于有源阻尼没有实体的电阻器件，故不会产生损耗，因此也称虚拟阻尼方法。比较典型的有基于滤波电容电压反馈的虚拟阻尼和基于滤波电容电流反馈的虚拟阻尼，相应的控制框图如图2和图3所示。H1(s)和H2(s)为反馈传递函数。有源阻尼方法的优点是避免了无源阻尼带来的损耗和发热问题。缺点是需要增加传感器反馈控制变量，对环境参数较为敏感，导致系统可靠性和鲁棒性降低。
[0005]考虑到控制器为完成闭环控制已对网侧电感电流进行了采样，若能以此电流为反馈量，进行有源阻尼分量的提取控制，从而实现谐振抑制的功能，则既可以节约硬件成本，避免传感器及外围电路可能造成的系统可靠性下降问题，又能在不影响系统性能的前提下实现有源阻尼的功能，具有显著意义和工程实用价值，本专利技术将对此展开研究。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于LCL有源滤波器网侧电流反馈的有源阻尼方法，解决现有技术中无源阻尼方法电阻损耗和发热严重以及有源阻尼方法系统可靠性和鲁棒性降低的技术问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：
[0008]一种基于LCL有源滤波器网侧电流反馈的有源阻尼方法，包括以下步骤：
[0009]步骤一、在每个采样周期内对LCL有源滤波器的网侧电压信号和网侧电流信号进行采集；
[0010]步骤二、根据步骤一中采集的信号引入传递函数，再通过Clark坐标变换，从而计算出系统在谐振频率附近的分量增益；
[0011]步骤三、将步骤二中得出的谐振频率附近的分量增益带入移相环节，便能实现对
谐振尖峰的阻尼控制。
[0012]其中，在所述步骤二中，计算出系统在谐振频率附近的分量增益具体如式(1)计算：
[0013][0014]其中，在所述步骤二中，计算出系统在谐振频率附近的分量增益时，为了提取其中的高频分量而不影响低频段的谐波增益，还对准谐振控制器进行调整。
[0015]具体的，对准谐振控制器进行调整时进行如下步骤：
[0016]步骤2.1、根据截止频率带宽要求选择ω
c
；
[0017]步骤2.1、根据谐振峰值增益的要求来设计K
g
，使得系统的稳态性能和抗干扰能力均能达到最优化。
[0018]具体的，所述准谐振控制器的参数通过如下式(2)计算：
[0019][0020]其中，K
g
为准谐振控制器的谐振增益，ω
c
为谐振带宽，ω
g
为被控对象的谐振带宽。
[0021]具体的，为了使系统的稳态性能和抗干扰能力均能达到最优化，上式中取谐振带宽ω
c
＝5rad/s，谐振增益K
g
＝100。
[0022]其中，在所述滤波电容上并联虚拟阻抗，所述虚拟阻抗由以下式(3)计算：
[0023][0024]其中，Z
v
为虚拟阻抗，L1为逆变器侧滤波电感，L2为电网侧滤波电感，G
v
为电流调节器，K
pwm
为并网逆变器桥臂增益。
[0025]采用上述技术方案，通过对网侧电感电流进行了采样，以此电流为反馈量，进行有源阻尼分量的提取控制，从而实现谐振抑制的功能，既可以节约硬件成本，避免传感器及外围电路可能造成的系统可靠性下降问题，又能在不影响系统性能的前提下实现有源阻尼的功能，具有显著意义和工程实用价值。
附图说明
[0026]图1为现有技术中无源阻尼电阻安放位置示意图；
[0027]图2为现有技术中基于滤波电容电压反馈的虚拟阻尼控制框图；
[0028]图3为现有技术中基于滤波电容电流反馈的虚拟阻尼控制框图；
[0029]图4为本申请中基于网侧电感电流高频分量反馈的有源阻尼电路原理图；
[0030]图5为本申请中基于网侧电感电流高频分量反馈的有源阻尼等效控制框图；
[0031]图6为本申请中不同K
g
参数的准谐振控制器波特图；
[0032]图7为本申请中不同ω
c
参数的准谐振控制器波特图；
[0033]图8为本申请中基于网侧电感电流准谐振控制反馈的控制框图；
[0034]图9a为本申请中网侧电感电流高频分量反馈有源阻尼的等效并联阻抗电路图；
[0035]图9b为本申请中虚拟阻抗的等效原理图；
[0036]图10a为本申请中无有源阻尼时的模块输出电流波形图；
[0037]图10b为本申请中无有源阻尼时的模块电网电流FFT分析结果图；
[0038]图11a为本申请中加入有源阻尼之后的模块输出电流波形图；以及
[0039]图11b为本申请中加入有源阻尼之后的模块电网电流FFT分析结果图。
具体实施方式
[0040]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0041]作为本专利技术的第一实施例，提出一种基于LCL有源滤波器网侧电流反馈的有源阻尼方法，基于如图4所示的电路，包括以下步骤：
[0042]步骤一、在每个采样周期内对LCL有源滤波器的网侧电压信号和网侧电流信号进行采集；
[0043]步骤二、根据步骤一中采集的信号引入反馈通道的传递函数，再通过Clark坐标变换，从而计算出系统在谐振频率附近的分量增益；
[0044]上述反馈通道如图5所示，同时在所述步骤二中，计算出系统在谐振频率附近的分量增益具体如式(1)计算：
[0045][0046]其中，在所述步骤二中，计算出系统在谐振频率附近的分量增益时，为了提取其中的高频分量而不影响本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于LCL有源滤波器网侧电流反馈的有源阻尼方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、在每个采样周期内对LCL有源滤波器的网侧电压信号和网侧电流信号进行采集；步骤二、根据步骤一中采集的信号引入传递函数，再通过Clark坐标变换，从而计算出系统在谐振频率附近的分量增益；步骤三、将步骤二中得出的谐振频率附近的分量增益带入移相环节，便能实现对谐振尖峰的阻尼控制。2.根据权利要求1所述的基于LCL有源滤波器网侧电流反馈的有源阻尼方法，其特征在于，在所述步骤二中，计算出系统在谐振频率附近的分量增益具体如式(1)计算：3.根据权利要求1所述的基于LCL有源滤波器网侧电流反馈的有源阻尼方法，其特征在于，在所述步骤二中，计算出系统在谐振频率附近的分量增益时，为了提取其中的高频分量而不影响低频段的谐波增益，还对准谐振控制器进行调整。4.根据权利要求3所述的基于LCL有源滤波器网侧电流反馈的有源阻尼方法，其特征在于，对准谐振控制器进行调整时进行如下步骤：步骤2.1、根据截止频率带宽要求选择ω
c
；步骤2.1、根据谐振峰值增益的要求来设计K

【专利技术属性】
技术研发人员：陈冬冬，林燕强，许振明，吴正炀，
申请(专利权)人：闽南理工学院，
类型：发明
国别省市：