LCL型APF控制新方法

危水根+王斌+刘斌+孟艳颍

摘 要：LCL滤波器可减小电感量并有对高频谐波电流更好的衰减效果，但是一直存在谐振问题。在有源电力滤波器中，本文在通过引入网侧电感电流控制环作为逆变侧电感电流给定的有源阻尼方法的基础上，针对谐波电流特性加入谐振控制器，在抑制LCL谐振的同时，有效的补偿了电网中的谐波电流，最后通过仿真验证了该方法的可行性。

关键词：LCL滤波器；有源电力滤波器；谐振控制器

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

1 引言

在LCL逆变系统中，引入网侧电感作为逆变侧电感电流的给定可以有效的抑制LCL系统谐振，然而在有源电力滤波器中，由于逆变侧电流需要跟踪谐波电流，使控制器的设计变得更加复杂。

2 引入网侧电流修正的策略

引入网侧电感电流修正的有源阻尼控制方法控制框图如图1所示，其中G1为电感电流修正环控制器，G2为逆变侧电流控制器，i2corr为所引入的网侧电流修正量。

由图1可推导出i1到i*的开环传递函数，表示为

3 APF中网侧电流修正控制分析

APF控制的电流为谐波电流，传统的PI控制器作用有限[8]。在高频段比例积分控制器的增益有限，而选取过大的增益虽然可以在一定程度内减小系统稳态误差，但容易使系统失稳。

比例谐振控制器的数学表示为：

其中，Kp为比例系数，ω0为谐振频率，Kr为谐振系数。

众所周知非线性RCD负载产生的谐波频率主要为市电的6K????±1次，其中6K+1次为正序分量，6K-1次为负序分量。通过坐标变换使正序分量转换到dq轴上次数减1，而负序分量加1，故在dq轴上设计6K次谐振控制器。

令：

针对有源电力滤波器，在引入网侧电流修正环增加系统阻尼的基础上，引入6K次谐振控制器增加dq轴谐波频率处增益，引入后式（2）的波特图如图2。

4 仿真与实验验证

仿真验证。

依据上文分析画出系统的控制结构结构框图如图3所示。在simulink搭建了LCL型有源滤波器仿真，仿真中的主要参数与上文参数一致，三相二极管整流电路阻感负载，参数为：R=5Ω，L=1mL。

将内外环均设计为针对5、7、11和13次谐波的比例谐振控制器，补偿后的电网电流波形如图4所示。

5 结论

LCL滤波器在源电力滤波器系统中能有效的高频纹波进行衰减。本文针对LCL型有源电力滤波器，引入网侧电流修正环，在抑制LCL系统的谐振的同时结合谐振控制器改了APF输出电流谐波补偿效果。最后，本文通过仿真验证了所得结论的正确性。

参考文献：

[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滤波器的并联有源电力滤波器电流闭环控制方法[J].中国电机工程学报，2009，29（18）：15-20.

[3]王要强，吴凤江，孙力等.带LCL输出滤波器的并网逆变器控制策略研究[J].中国电机工程学报，2011，31（12）：34-39.

作者简介：危水根（1975-），男，江西南昌人，副教授，研究方向：新能源技术等。