[發明專利]一種LCLLC并聯有源濾波器及其控制方法

在審

• 申請號: 202110600401.0
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113328439A
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 鄭月松;席小娟;王銳;程龍;齊道坤;郭正位;胡鑫;趙志虎;楊振宇;牛凱;李斐;郭靜;唐亞可
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司經濟技術研究院;國網河南省電力公司平頂山供電公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 鄭州知己知識產權代理有限公司 41132
• 代理人: 季發軍

本發明公開一種LCLLC并聯有源濾波器，濾波器包括網側電感、濾波器側電感、濾波電容、串聯諧振濾波電容、串聯諧振濾波電感，濾波電容串聯連接有阻尼電阻，與LCL濾波器和LCLL濾波器相比，既具有吸收特定開關次頻率諧波的優點，又具備在高頻段快速衰減的效果，并采用阻尼電阻抑制高頻諧振尖峰。本發明還公開了一種LCLLC并聯有源濾波器的控制方法，對負載電流指定次諧波采用PR控制器進行補償，對其余次諧波采用PI控制器進行補償，PR加PI控制提高了諧波補償的靈活性，解決了對負載主要次諧波分量補償不充分的問題，提高了補償的效果。

技術領域

本發明涉及電力電網技術領域，特別是涉及一種LCLLC并聯有源濾波器及其控制方法。

背景技術

近年來，可再生能源分布式發電的發展使電壓源型逆變器得到了廣泛的應用。隨著人們生產生活對電能質量要求的不斷提高，旨在消除諧波電流問題的有源濾波器受到越來越多的關注。而有源濾波器并網電流高次諧波主要集中在逆變器開關頻率處，LCL有源濾波器很難抑制高頻開關紋波。另一方面，電網標準的要求卻愈加嚴格，IEEE519-1992、EEE1547-2008等標準規定逆變器輸出電流中高于35次的電流諧波中任意頻率的諧波其幅值都必須低于0.3％。

為了滿足電網標準對開關頻率諧波的要求，減小濾波器成本，有人提出一種LLCL型濾波器，該濾波器通過LCL濾波器電容支路串聯小電感實現電容支路在開關頻率處的串聯諧振，從而更好的抑制開關頻率附近紋波進入電網。相對于LCL濾波器，LLCL濾波器由于增加的諧振電感值很小且不流過功率電流，其成本可以忽略不計，但是其濾波性能卻得到了較大提升。然而，該LLCL濾波器在高頻段諧波衰減速率僅為-20dB/十倍頻程，導致其二倍開關頻率電流諧波衰減度不夠，難以滿足電網標準的要求。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種LCLLC并聯有源濾波器，與LCL濾波器相比，具有吸收特定開關次頻率諧波的優點，且與LCLL濾波器相比，又具備在高頻段快速衰減的效果，本發明還提供一種LCLLC并聯有源濾波器的控制方法，可以有效處理諧波。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案:

一種LCLLC并聯有源濾波器，濾波器包括網側電感、濾波器側電感、濾波電容、串聯諧振濾波電容、串聯諧振濾波電感，濾波電容串聯連接有阻尼電阻。

一種LCLLC并聯有源濾波器的控制方法，控制方法為對負載電流指定次諧波采用PR控制器進行補償，對其余次諧波采用PI控制器進行補償。

進一步的，指定次諧波為5次、7次、11次和13次諧波。

進一步的，PR控制器的傳遞函數為：

其中Kp比例系數，Ki為積分系數，Wc為截止頻率。

進一步的，PR控制器對指定次諧波進行控制的傳遞函數為：

其中W₁為基波頻率。

進一步的，PR控制器的控制原理為：通過諧波電流檢測環節獲取指定次諧波補償指令信號，并檢測濾波器側輸出電流的指定次諧波分量，用濾波器側輸出電流的指定次諧波分量與指定次諧波補償指令信號的偏差輸入PR控制器對指定次諧波進行補償。

進一步的，控制方法原理為：除基波正序分量以外的諧波分量、指定次諧波補償指令信號、濾波器的輸出補償電流三者的偏差輸入PI控制器；濾波器側輸出電流的指定次諧波分量與指定次諧波補償指令信號的偏差輸入PR控制器；PI控制器和PR控制器作用于有源濾波器側逆變器，實現諧波電流的控制。