SVG的LCL滤波器设计及其控制策略研究

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随着大功率用电负荷增加,电网质量问题同益突出,无功补偿装置是解决这一问题的关键技术之一。静止无功补偿器(SVG)是一种无功动态补偿装置,通常采用串联电抗器来滤除开关频率次谐波,但采用单L滤波器其衰减能力有限。LCL滤波器在总电感不变的前提下对高频次谐波滤除效果尤为明显,通过对其参数和控制策略的设计能很好的应用于SVG控制系统。  本文首先按照并网谐波电流要求和主电路器件电压应力要求,给出静止无功补偿器的L型滤波器设计方案,并通过仿真验证了该方案具有良好的无功补偿特性,但对高次谐波抑制方而能力有限。LCL滤波器以较小的体积和较低的功耗达到良好的滤波性能,当LCL滤波器参数设计不恰当时,会引发谐振现象,直接影响着静止无功发生器的安全稳定性。冈此,本文引入电感比、相对谐振频率和相对谐波电流等中问变量,通过对LCL滤波器和L滤波器频率特性的分析比较,发现网侧电感和换流器侧电感的配比对谐振频率和换流器侧电流谐波分量有着显著影n向。为了提高谐振频率的鲁棒性和减小换流器侧电流谐波,确定了电感比的最优值;为了降低网侧电流开关频率谐波,并避免对电网谐波的放大,确定了谐振频率的合理取值区间;在此基础上,提出了一套LCL参数的设计方法。仿真和实验结果验证了该方法的合理有效性,能够有效地抑制开关频率处谐波,降低系统侧的谐波总畸变率。  LCL滤波器的固有谐振峰对控制系统设计提出了更高的要求,同时为了避免在dq轴控制rf1存在的耦合现象,本文提出了基于换流器侧电容电流前馈的准PR控制策略,取滤波电容支路低频电流作为系统阻尼项来抑制LCL滤波器的影响,通过准PR控制来提高无功电流跟踪精度,并在此基础上进行了控制参数的设计,通过一台±10kVar/380V的SVG实验系统验证了该策略的有效性与正确性。
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