基于LCL滤波器的三相可控整流器的设计与控制

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1、毕业设计（论文）外文翻译题目基于LCL滤波器的三相可控整流器的设计与控制专业电气工程及其自动化班级学生指导教师年IEEETRANSACTIONSONINDUSTRYAPPLICATIONS，VOL.41，NO.5，SEPTEMBER/OCTOBER20051281基于LCL滤波器的三相可控整流器的设计与控制MarcoLiserre，Member，IEEE，FredeBlaabjerg，Fellow，IEEE，andSteffanHansen，Member，IEEE摘要—本文提出了一种循序渐进的方法来设计三相可控整流器的前端LCL滤波器。基本目的是以较低的成本减小开关频

2、率附近的纹波，同时得到一个高性能的前端滤波器(即特点是有一个快速的动态响应和一个稳定的增益)。下文包含了一个LCL滤波器设计的例子和一个用从设计中得出参数的滤波器的组成和测试。实验性的结果验证了对LCL滤波器和整流器控制器设计过程的正确性。系统在低频段和高频段都是稳定的并且网侧电流谐波含量很低。而且，仿真和实验结果的一致性验证了设计目的已实现。因此，设计步骤和仿真模型提供了一个强有力的工具来设计基于LCL滤波器的三相可控整流器同时避免了使用尝试法导致不得不建立多个滤波器原型的问题。关联词汇—串联控制，LCL滤波器，整流器，稳定性，电压型逆变器(VSC)。I.介绍电压型

3、逆变器(VSC)可以被作为一个可控整流器使用，同时带有对于直流电压环控制与电源功率因素控制的潜在优势，并且它能工作在整流和逆变模式[1]。除此，结合闭环电流控制的脉宽调制的应用(PWM)可以使正弦输入电流的谐波畸变率低于5%，即使在网侧不使用电压或电流传感器的情况下[2]–[5]。然而，典型电源装置的2–15kHz的开关器件频率可能会产生对其他敏感负载/设备会产生干扰的网侧高次谐波，并且引起输电损耗[6]。为了减少开关频率附近的电流谐波，通常会引入大的输入电感。然而，在上千瓦级别的应用中，要通过大电感值来滤波造价是非常昂贵的。除此以外，系统的动态响应性能会变得更差。对

4、于这个问题一种可供选择而且效果不错的解决方法就是使用LCL滤波器，如图1所示。通过这种解决方法，只需使用小量的电感和电容，就可以得到下至公网电压等级上至几百千伏电压等级系统的最佳效果[6]，[7]。一个VSC装置的高频电磁干扰(EMI)(特殊模式和常规模式)[8]未来将成为严重的问题，如此便需要特殊的滤波器(源型[9]，[10]或有源型[11])以滤除高于150kHz或低于电源的频率的谐波。当然，如果滤波电感被设计以衰减高频谐波，那么一个对开关频率附近的谐波衰减有效的滤波器同时对特殊模式的EMI也是有效的(比如使用铁芯变压器)。同理，对于普通模式的EMI，一个普通的电

5、感会包含在特殊模式的滤波器中如图[12]。但是，处理EMI是一个非常复杂的难题:对应不同的频段就需要不同的解决方案和特别设计的滤波器。问题的关键是，即使一般情况下滤波器的整合是可行的，因为同样的电感元件设计要考虑不同的频率和不同的电压等级的情况，所以一个宽频带的滤波器造价过于昂贵。应该注意的是欧洲电源2-150kHz的标准并不完整，仍在讨论中，值得强调的是，网侧滤波器通常被设计成工作在超过150kHz的频率下。然而，IEEE519-1992建议高于35次谐波应该被抑制，同时对涉及人身安全的电气设备的开关电流纹波的衰减也有明确要求（如吊车和电梯）。值得注意的是，一个LC

6、L滤波器限制开关频率从2-150kHz的纹波电流注入电网的设计通常是有明确要求的。选择LCL滤波器元件的一个重要依据是要限制电感参数的总感值(较高的电感值会导致较低的功率因数[14])和LCL滤波器的电能损失(取决于为避免系统震荡需使用的无源阻尼的大小)。如此便引发了正如文献中提到的一些问题:参数选择的标准[15]，[16]，滤波器的有源阻尼[7]，[17]，带状态观察器的状态控制[15]，[16]，[18]–[21]。电流控制技术的比较已经不得不考虑LCL滤波器的设计[22]。然而，LCL滤波器的设计，还有它应如何优化，目前还没有系统的分析研究的方法。本文介绍了LC

7、L滤波器的设计过程和分析了基于直流电压和交流电流控制策略的、使用含PI环节LCL滤波器滤波的有源整流器的控制方法。这些电流调节器通常是在旋转坐标系中设计的但LCL滤波器的应用还需要考虑如何确定正确的坐标系的方向Fig.1.LCL滤波器的三相有源整流器Fig.2.带LCL滤波器整流器的单项等效电路[23]。除此以外，稳定性问题可以通过平面内的零极点正确地标注出来。最后，需要校验控制系统的动态性能。本文中设置的所有小标题，对于基于LCL滤波器的三相有源整流器的设计和控制，提供了一个详细而实用的导航。II.模型和系统的控制基于LCL的有源整流器先前一直是在