三相三线制有源电力滤波器LCL参数设计方案Word格式文档下载.docx
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三相三线制有源电力滤波器LCL参数设计方案Word格式文档下载.docx
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當輸出電抗器感量選的很小時,雖然保證了電流的跟蹤效果卻造成電流的開關次紋波很大;
APF的輸出電抗器的感量也不能夠太大,否則橋臂輸出電流會滯後指令電流,造成補償效果變差。
由此可以看出在選取小感量電抗器保證電流跟蹤效果的同時需要在並網點加上LCL濾波環節來濾除開關次高頻紋波[4]。
在有源濾波器並網時加上LCL濾波環節後參數選取會影響濾波效果,甚至造成系統諧振,因此需要先分析瞭解帶LCL的APF數學模型,找到諧振點以及合適的參數,從而保證濾波的效果最好。
2三相三線制APF-LCL數學模型
三相三線制APF採用LCL並網接法結構圖如圖1所示[5-6]。
圖1APF的LCL並網接法
圖1中的
為電網側相電壓,
為變流橋交流側電壓,
為APF輸出電抗感量,
為LCL電網側電抗感量,C為LCL電容值,R為電阻值。
將圖1的三相結構模型等效成單相的結構模型為圖2所示,阻尼電阻R的作用是抑制諧振。
根據圖2得到LCL的數學模型為方程組
(1):
圖2等效的單相LCL模型
(1)
方程組
(1)經拉普拉斯變換後的到結構框圖如圖3所示。
圖3等效單相LCL模型結構框圖
可以得到傳遞函數
.
可以得出諧振頻率為:
。
3APF-LCL數學模型的參數分析
根據參考文獻[7-8]中LCL參數的選取方法,並考慮到LCL電容值參數在APF不可控整流預充電過程中有較大的影響(例如APF啟動時限流電阻為51Ω,40uF電容時整流後直流側電壓穩定在473V,整流時直流側電容充電過程如圖4所示),在APF仿真模型中LCL參數分別取值為表1,分析改變電氣參數對系統性能的影響。
圖4LCL中C為40uF時C上電壓曲線
表1LCL參數取值
L1(mH)
L2(mH)
C(uF)
R(Ω)
0.35
0.08
40
1
50
60
0.1
2
分組對比分析各個參數的影響:
(1)L1=0.35mH,L2=0.08mH,R=1Ω,改變C的值為40uF、50uF、60uF時對比傳遞函數H(S)的伯德圖(如圖5所示)。
圖5不同電容參數bode圖
由圖5可以看出幅頻特性的C增大,諧振頻率fres減小,向低頻域移動。
在低頻段沒有什麼衰減作用,在高頻段對高頻部分(高於諧振頻率的部分)以25dB/每十倍頻程進行衰減,衰減有所增加但是增加的量很少;
由相頻特性可以看出相位角偏移起始頻率也向低頻域移動。
(2)L1=0.35mH,C=50uF,R=1Ω,改變L2的值為0.08mH、0.1mH時對比傳遞函數H(s)的伯德圖(如圖6所示)。
圖6不同電抗參數bode圖
由圖6幅頻特性可以看出L2的增大,諧振頻率fres減小,向低頻域移動,在低於諧振頻率的低頻域增益為0dB,沒有衰減作用,在高於諧振頻率的高頻域開始衰減對高頻的衰減作用很明顯,可以根據諧振點看出i2在偏離i1的程度,即衰減程度。
(3)L1=0.35mH,C=50uF,L2=0.08mH,改變R的值為0Ω、1Ω、2Ω時對比傳遞函數H(S)的伯德圖(如圖7所示)。
圖7不同阻尼電阻參數bode圖
由圖7幅頻特性可以看出阻尼R的增大,抑制諧振的能力越強,阻尼R值大了之後會導致在高頻域內雖然較大程度上的抑制了諧振峰值,但是高頻域的濾波性能變差;
阻尼R值過小會導致抑制諧振能力不夠。
由相頻特性可以看出增大阻尼R值會導致相位角偏移的速度在頻率升高時較為緩慢。
4APF-LCL仿真結果
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