海上大容量中压风电变流器网侧滤波器设计

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1、第37卷第4期：0130—0137电力电容器与无功补偿Vo1．37，No．4：0130—01372016年8月PowerCapacitor＆ReactivePowerCompensationAug．2016DOhl0．14044／j．1674-1757．pcrpc．2016．04．0024海上大容量中压风电变流器的网侧滤波器设计刘彬(辽宁石化职业技术学院，辽宁锦州121000)摘要：和陆基风电变流器不同，海上风电变流5器属于大容量中压系统，其网侧LCL滤波器的设计难度主要体现在几个方面，即中压变流器开关频率是受限

2、的．而滤波器物理尺寸和重量有严格限制。同时电流谐波也有严格标准，因而传统的小功率、高开关频率低压变流器的滤波器设计将不再适用。针对这个问题．本文以三电平中点钳位型风电变流器为例，采用了基于频域模型分析的方法对其网侧LCL滤波器进行了设计．首先提出了一种虚拟电压谐波频谱的概念来对滤波器设计提供相关的约束，然后利用储能对应体积重量的概念简化了设计过程，同时还使用了被动阻尼技术，为滤波器提供了必要阻尼的同时还保持了低损耗和对高频衰减较小的影响。最后，对滤波器性能进行了仿真试验，试验结果表明，在额定感性和容性输出时，输出

3、谐波均符合标准要求，变流器侧最大电流纹波小于20％，最大附加损耗小于标么的0．5％，滤波器设计较为合理，滤波效果较好，附加损耗较低。关键词：海上风电机；中压；大容量；变流器；电力滤波器；电能质量DesignofGridSideFilterforOfshoreHighPowerMediumVoltageWindPowerConvertersLIUBin(LiaoningPetrochemicalCollege，Jinzhou121000，China)Abstract：Offshorewindpowerconvert

4、er，unlikeland-basedwindconverter，belongstohighpowermediumvoltagesystem．ThedesigndificultyofitsgridsideLCLfilterisreflectedmainlyinsuchaspectsaslimitationofswitchfrequencyofmediumvoltageconverter，strictlimitofphysicaldimensionandweightoffilterandstrictstandard

5、ofcurrentharmonics．Thereforethedesignoffilterwithtraditionalsmallpowerandhighswitchfrequencylowvoltageconverterisnotappropriateanymore．Asforthisissue，inthispaper，thegridsideLCLfilterisdesignedbythemethodoffrequency—domainmodelanalysiswiththree-levelneutralpoi

6、ntclampedconverterasanexample．Firstly，akindofconceptofvirtualvoltageharmonicspectrumisproposedtoproviderelatedconstrainoffilterdesign，thenthedesignprocessissimplifiedbytheuseoftheconceptoftherelationshipbetweenenergystorageandvolumeand，atthesametime，thepassiv

7、e—dampingtechnologyisalsousedSOtoprovidenecessarydampingoffilterand，atthesametime，maintainlowlossandminimuminfluenceofhigh~equencydecay．Finallytheperformanceofthefilterissimulatedandtested．Itisshownbythetestresultthatincaseofratedinductiveandcapacitiveoutput，

8、theoutputharmonicscomplieswithstandardrequirement，therippleofmaximumcurrentattheconvertersideislessthan20％andthemaximumadditionallossislessthan0．5％oftheP．u．Thefilterhasreasonabledesign，go