CN110912135A - 一种并网逆变llcl混合阻尼滤波器设计方法 - Google Patents

一种并网逆变llcl混合阻尼滤波器设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110912135A
CN110912135A CN201911229210.7A CN201911229210A CN110912135A CN 110912135 A CN110912135 A CN 110912135A CN 201911229210 A CN201911229210 A CN 201911229210A CN 110912135 A CN110912135 A CN 110912135A
Authority
CN
China
Prior art keywords
llcl
damping
grid
filter
hybrid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911229210.7A
Other languages
English (en)
Inventor
黄亮
杨雪梅
张锐明
谢长君
徐爱华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
Wuhan University of Technology WUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Technology WUT filed Critical Wuhan University of Technology WUT
Priority to CN201911229210.7A priority Critical patent/CN110912135A/zh
Publication of CN110912135A publication Critical patent/CN110912135A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H02M1/126—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output using passive filters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明公开一种并网逆变LLCL混合阻尼滤波器设计方法，其特征在于：在三相并网逆变器的输出处设置LLCL滤波器，用来滤除入网电流谐波；所述LLCL滤波器采用无源阻尼法与基于LC支路的电容电流反馈的有源阻尼法相结合的混合阻尼控制，所述无源阻尼法是在LC支路串联一个电阻R进一步抑制谐振峰。本发明通过在三相并网逆变器的输出处设置LLCL滤波器，并结合有源阻尼法和无源阻尼法两种控制方法，不仅增加LLCL滤波器在谐振频率处的阻尼，抑制系统的谐振峰，而且利用无源阻尼法在LC支路串联一个电阻R进一步抑制谐振峰；有效抑制入网电流谐波，降低入网电流的THD值，增强系统的稳定性。同时，该设计方法实现简单。

Description

一种并网逆变LLCL混合阻尼滤波器设计方法
技术领域
本发明涉及并网逆变器领域，特别是涉及一种并网逆变LLCL混合阻尼滤波器设计方法。
背景技术
能源是发展国民经济的基础，但随着经济的发展，人口大量的增加，使得能源消耗快速增长，开发利用新能源迫在眉睫，世界各国都在积极开发新能源与可再生能源。目前，光伏发电技术的研究进展迅速，在新能源中所占比例较为突出，光伏发电技术中最为重要的便是逆变器模块，而如何提高并网逆变电流的质量是逆变器最重要的性能之一。
目前，抑制三相并网逆变器入网电流谐波的滤波器主要有L型和LCL型滤波器。单电感L型的滤波器结构简单，但其滤波效果差，LCL滤波器和单电感相比滤波效果更好，但LCL滤波器在某些高次谐波下会发生谐振，产生一个谐振峰，导致逆变器不稳定，其对开关频率处的谐波抑制效果也不明显。
发明内容
本发明的目的在于提供一种滤波效果好、系统稳定性强的并网逆变LLCL混合阻尼滤波器设计方法，并对其采用无源阻尼法与基于电容电流反馈有源阻尼法相结合的混合阻尼控制，抑制入网电流谐波，降低入网电流的THD值(总谐波畸变率)，同时增强系统的稳定性。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
一种并网逆变LLCL混合阻尼滤波器设计方法，其特征在于：在三相并网逆变器的输出处设置LLCL滤波器，用来滤除入网电流谐波；所述LLCL滤波器采用无源阻尼法与基于LC支路的电容电流反馈的有源阻尼法相结合的混合阻尼控制，所述无源阻尼法是在LC支路串联一个电阻R进一步抑制谐振峰。
更为优选地，所述电阻R的取值范围为1-7欧姆。
更为优选地，所述三相并网逆变器桥臂输出电压ui对入网电流的ig的传递函数为：
Figure BDA0002303088880000021
更为优选地，所述LLCL滤波器的混合阻尼反馈参数X为：
Figure BDA0002303088880000022
本发明的有益效果是：
通过在三相并网逆变器的输出处设置LLCL滤波器，并结合有源阻尼法和无源阻尼法两种控制方法，不仅增加LLCL滤波器在谐振频率处的阻尼，抑制系统的谐振峰，而且利用无源阻尼法在LC支路串联一个电阻R进一步抑制谐振峰；有效抑制入网电流谐波，降低入网电流的THD值(总谐波畸变率)，增强系统的稳定性。同时，该设计方法实现简单，在考虑谐振频率、系统稳定性以及损耗的条件下，可以十分容易地确定合适的混合阻尼反馈参数X及阻尼电阻R。
附图说明
图1所示为本发明提供的并网逆变LLCL混合阻尼滤波器设计方法的三相并网逆变器电路拓扑图。
图2所示为有源阻尼控制结构框图。
图3所示为的混合阻尼控制结构框图。
图4所示为本发明的混合阻尼波特图。
具体实施方式
下面结合说明书的附图，对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
1)LLCL滤波器的数学模型：
如图1所示，一种并网逆变LLCL混合阻尼滤波器的三相并网逆变器电路拓扑图。
E为直流输入电压源，Q1～Q6为开关管，Va，Vb，Vc为三相并网逆变器桥臂侧输出电压，i为逆变器侧输出电流，ig为电网侧电流，ic为电容支路电流，L1为逆变器侧电感，L2为电网侧电感，L3、C分别为滤波支路电感和电容，ea，eb，ec为三相电网电压，且忽略了L1，L2，L3串联电阻。
根据拓扑图可得到LLCL滤波器逆变器侧输出电压ui到入网侧电流ig的传递函数特性：
Figure BDA0002303088880000031
在LC支路串联一个电阻R，可以得到无源阻尼法逆变器桥臂输出电压ui到入网电流ig的传递特性函数为：
Figure BDA0002303088880000032
无源阻尼电阻约为电容在谐振频率处容抗的1/3。
根据图2，可以得到有源阻尼法逆变器桥臂输出电压ui到入网电流ig的传递特性函数为：
Figure BDA0002303088880000041
基于LLCL滤波器的有源阻尼法和无源阻尼法在低频段和高频段的增益都是相同的，谐振峰都被抑制。但是无源阻尼法对LLCL滤波器在开关频率处的增益影响很小，同时削弱了LLCL滤波器LC支路引起的谐振谷，不利于开关频率处谐波的抑制。有源阻尼法有效地抑制了谐振频率处以及开关频率处的谐波。但有源阻尼法的LC电流反馈依靠对电容电流的采样和离散控制器实现，这和实际的阻尼电阻有很大的区别，会影响有源阻尼法的性能。因此本发明提出混合阻尼法抑制电流谐波。
根据图3，可以得到混合源阻尼法逆变器桥臂输出电压ui到入网电流ig的传递特性函数为：
Figure BDA0002303088880000042
2)混合阻尼反馈参数X的设计：
从图2中可以看到，X的取值如式(5)所示：
Figure BDA0002303088880000043
能使式(2)和式(3)的分母相同，即有源阻尼能够与无源阻尼产生相同的阻尼效果。
但式(2)和式(3)的分子不同，采用无源阻尼法时，传递函数分子由比例项和微分项组成；采用有源阻尼法时，传递函数分子只有比例项。这使得有源阻尼在高频段的增益更低，抑制谐波能力更好。
3)混合阻尼电阻R的设计：
阻尼电阻会给系统带来额外的损耗，在设计时不仅需考虑系统稳定性和滤波性能，还需要考虑系统的损耗。
由图4可知，电阻R不同时，第一个谐振峰和第二个谐振谷的增益有较大的变化。R越大第一个谐振峰的衰减程度越小，但第二个谐振谷的衰减程度却越大，在选取R的取值时需要综合考虑。本发明同时考虑到损耗对系统的影响，最终选取阻尼电阻R＝1。R＝1时，对第一个谐振峰增益影响较小，但对第二个谐振谷的衰减更大。既满足了滤波性能的要求，又减小了损耗。
混合阻尼控制下的LLCL滤波器能够很好的抑制系统谐振频率处和开关频率处的谐波，降低入网电流的THD值(总谐波畸变率)。
通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，本发明的保护范围应由各权利要求项及其等同物限定之。具体实施方式中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。

Claims (4)

1.一种并网逆变LLCL混合阻尼滤波器设计方法，其特征在于：在三相并网逆变器的输出处设置LLCL滤波器，用来滤除入网电流谐波；所述LLCL滤波器采用无源阻尼法与基于LC支路的电容电流反馈的有源阻尼法相结合的混合阻尼控制，所述无源阻尼法是在LC支路串联一个电阻R进一步抑制谐振峰。
2.根据权利要求1所述的一种并网逆变LLCL混合阻尼滤波器设计方法，其特征在于：所述电阻R的取值范围为1-7欧姆。
3.根据权利要求1所述的一种并网逆变LLCL混合阻尼滤波器设计方法，其特征在于：所述三相并网逆变器桥臂输出电压ui对入网电流的ig的传递函数为：
Figure FDA0002303088870000011
4.根据权利要求3所述的一种并网逆变LLCL混合阻尼滤波器设计方法，其特征在于：所述LLCL滤波器的混合阻尼反馈参数X为：
Figure FDA0002303088870000012
CN201911229210.7A 2019-12-04 2019-12-04 一种并网逆变llcl混合阻尼滤波器设计方法 Pending CN110912135A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911229210.7A CN110912135A (zh) 2019-12-04 2019-12-04 一种并网逆变llcl混合阻尼滤波器设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911229210.7A CN110912135A (zh) 2019-12-04 2019-12-04 一种并网逆变llcl混合阻尼滤波器设计方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110912135A true CN110912135A (zh) 2020-03-24

Family

ID=69822231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911229210.7A Pending CN110912135A (zh) 2019-12-04 2019-12-04 一种并网逆变llcl混合阻尼滤波器设计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110912135A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111490536A (zh) * 2020-04-11 2020-08-04 中国地质大学（武汉） 应用于单相lcl型并网逆变器系统的ccfpifs有源阻尼控制方法
CN111769733A (zh) * 2020-06-23 2020-10-13 上海交通大学 基于阻尼比的lcl滤波器参数设计方法、设备及介质
CN113258564A (zh) * 2021-05-08 2021-08-13 湖南工业大学 基于混合阻尼的组串式光伏集群逆变器并网谐振抑制方法
CN115995813A (zh) * 2023-02-21 2023-04-21 广东工业大学 一种基于混合阻尼的并网逆变器振荡抑制策略

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108123447A (zh) * 2016-11-29 2018-06-05 赵吉彬 一种新型光伏并网逆变器准比例谐振抑制策略
CN108258726A (zh) * 2018-01-24 2018-07-06 长沙理工大学 一种lcl并网逆变器有源阻尼策略
CN110086171A (zh) * 2019-05-05 2019-08-02 重庆大学 一种增强系统抗干扰能力的并网逆变器谐振抑制方法及装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108123447A (zh) * 2016-11-29 2018-06-05 赵吉彬 一种新型光伏并网逆变器准比例谐振抑制策略
CN108258726A (zh) * 2018-01-24 2018-07-06 长沙理工大学 一种lcl并网逆变器有源阻尼策略
CN110086171A (zh) * 2019-05-05 2019-08-02 重庆大学 一种增强系统抗干扰能力的并网逆变器谐振抑制方法及装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘计龙;马伟明;肖飞;陈明亮;杨旭;: "一种LCL滤波器有源阻尼策略与设计方法" *
彭崇文;曹太强;郭筱瑛;张煜枫;陈雨枫;林玉婷;: "单相LLCL并网逆变器的研究" *
李嘉俊;张建成;李倩;李凡;: "用于光伏发电系统的LLCL型滤波器混合阻尼控制策略" *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111490536A (zh) * 2020-04-11 2020-08-04 中国地质大学（武汉） 应用于单相lcl型并网逆变器系统的ccfpifs有源阻尼控制方法
CN111490536B (zh) * 2020-04-11 2021-08-03 中国地质大学（武汉） 应用于单相lcl型并网逆变器系统的ccfpifs有源阻尼控制方法
CN111769733A (zh) * 2020-06-23 2020-10-13 上海交通大学 基于阻尼比的lcl滤波器参数设计方法、设备及介质
CN111769733B (zh) * 2020-06-23 2021-09-24 上海交通大学 基于阻尼比的lcl滤波器参数设计方法、设备及介质
CN113258564A (zh) * 2021-05-08 2021-08-13 湖南工业大学 基于混合阻尼的组串式光伏集群逆变器并网谐振抑制方法
CN113258564B (zh) * 2021-05-08 2022-09-09 湖南工业大学 基于混合阻尼的组串式光伏集群逆变器并网谐振抑制方法
CN115995813A (zh) * 2023-02-21 2023-04-21 广东工业大学 一种基于混合阻尼的并网逆变器振荡抑制策略

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110912135A (zh) 一种并网逆变llcl混合阻尼滤波器设计方法
CN102522879B (zh) 一种lcl并网逆变器系统的有源阻尼方法及其电路
CN111355362B (zh) 一种电容电流fopi正反馈有源阻尼策略的fopi参数设计方法
CN110718934A (zh) 一种适应电网阻抗变化的llcl并网逆变器谐振抑制方法
CN105743123A (zh) 一种基于lcl-lc的并网系统有源阻尼参数设计方法
CN108448615B (zh) 新能源多机接入弱电网的两带阻滤波器高频振荡抑制方法
CN112583014A (zh) 一种适用于lcc-hvdc系统的混合型有源滤波装置
CN111082440A (zh) 一种基于自适应陷波的组串式光伏逆变器谐振抑制方法
WO2019037428A1 (zh) 双层优化全局同步脉冲宽度调制系统及方法
CN108462177A (zh) 一种并网逆变器的串联型有源滤波器及系统
CN109586342B (zh) 一种多并网逆变系统的带宽优化控制方法
CN105406477A (zh) 一种三相并网系统lcl滤波器参数设计的方法
CN111064380A (zh) 一种并网逆变器系统
CN114142715A (zh) 大功率并联逆变器共模谐振环流抑制方法及系统
CN104600705A (zh) 一种基于逆变器侧电流反馈的有源电力滤波器及其电流控制方法
CN111490539B (zh) 一种基于有源谐波电导法的光伏逆变器集群谐振抑制方法
CN105915033A (zh) 一种lcl滤波器无源谐振阻尼电路及其阻尼方法
CN105978018B (zh) 一种lc型并网逆变器控制方法
CN117375065A (zh) 一种具有共模电流抑制功能的并网逆变器控制方法及系统
CN107394822A (zh) 一种lcl型并网逆变器单电流反馈的电流控制方法
CN102142685B (zh) 直驱型风力发电变流器网侧lcl滤波器的软件设计方法
CN110365199A (zh) Lcl滤波器并网逆变器的不确定参数干扰抑制方法
CN112653343B (zh) 一种lcl型并网单逆变器电流反馈有源阻尼方法
CN113258564B (zh) 基于混合阻尼的组串式光伏集群逆变器并网谐振抑制方法
CN113612262B (zh) 一种抑制直流侧低频振荡的方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200324