具有LCL滤波器的网侧变流器多环控制

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1、第32卷第7期合肥工业大学学报(自然科学版)Vo1．32No．72009年7月JOURNALOFHEFEIUNIVERSITYOFTECHNOLOGYJu1．2009具有LCL滤波器的网侧变流器多环控制张兴，邵文昌，杨淑英，谢震，曹仁贤(1．合肥工业大学电气与自动化212程学院，安徽合肥230009；2．合肥阳光电源有限公司，安徽合肥230088)摘要：文章提出了风力发电应用中具有LCL滤波器的网侧变流器的一种多环控制结构，该结构采用电压外环外加3个逐层利用的电流内环，实现稳定的直流电压以及电流的前馈解耦和单位功率因数控制；使用基于复功率理论的电压估计方法简化了电容电压

2、的估计，免去了使用电容电压传感器；该方法在Matlab／Simulink仿真环境中实现并得以验证。关键词：LCL滤波器；风力发电；变流器；多环控制中图分类号：TM48文献标识码：A文章编号：1003—5060(2009)07—0972—05MultiloopcontrolschemeofgridsideconverterwithLCL—filterZHANGXing。SHAOWen-chang，YANGShu—ying，XIEZhen，CAORen-xian。(1．SchoolofElectricEngineeringandAutomation，HefeiUnivers

3、ityofTechnology，Hefei230009，China；2．HefeiSungrowPowerSup—plyCo．，Ltd，Hefei230088，China)Abstract：ThepaperproposesamuhiloopcontrolschemeforthegridsideconverterwithLCL-filterusedinwindpowergeneration．Withinthisscheme，threecascadedinnercurrentloopsalongwithanoutervoltageloopareusedtoachievest

4、abledc-linkvoltageandcurrentsdecouplingandfeedforwardaswel1astheunitypowerfactorcontrol，andthecapacitorvoltageestimationisperformedbasedonthecomplexpowertheory，resultinginasimplifiedestimationprocedureandtheomissionofthetransducersforthecapacitorvoltagemeasurement．UndertheMatlab／Simulink

5、environment，thepro—posedschemeisprogrammed，simulatedandverified．Keywords：LCL-filter；windpowergeneration；converter；multiloopcontrol开关谐波，若单使用L型滤波器，需要使用的电0引言感值较大且相应的滤波器体积也较大，成本昂贵。风力发电作为一种有效的可再生能源利用形因此，鉴于滤波效果较好且使用的电感值也较小式，近年来越来越受到关注¨1]。然而相关国际标的优点，LCL滤波器在Mw级风机并网变流器准规定风力发电变流器输出的并网电流波形总谐中得到广泛使用

6、。然而LCL滤波器对系统引入波畸变率(THD)应小于5，为了使风力发电网了一个谐振频率点，如果没有适当的阻尼，PWM侧变流器输出的并网电流满足例如IEEE519等变流器输出电压的谐波分量会导致系统振荡甚至相关国际标准，对风力发电并网变流器的拓扑结不稳定。为了抑制滤波器的谐振，必须加入阻尼构以及控制策略提出了更高的要求。的作用。阻尼的实现可分为无源阻尼法(Passive在功率等级较低的并网变流器中，一般的电Damping)_2J和有源阻尼法(ActiveDamp-感L型滤波器即可满足滤波要求。然而随着风ing)[3]。无源阻尼法是通过直接加人电阻以增机单机容量的不断增大，

7、风机变流器的容量也不加系统阻尼，但是阻尼电阻的损耗使得系统效率断增大。在Mw级风机变流器中，为了滤除高次降低；有源阻尼法是采用控制算法实现阻尼的作收稿日期：2008—09—04基金项目：科技部“十一五”国家科技支撑计划课题资助项目(2006BAA01A20)作者简介：张兴(1963一)，男，上海市人，合肥工业大学教授，博士生导师．第7期张兴，等：具有LCL滤波器的网侧变流器多环控制973用，目前主要有虚拟电阻、超前滞后网络等方法，本文在采用了3环电流控制结构实现网侧电但是设计过程比较复杂且参数不易调节，不太适流的对称平衡控制的同时，提出采