带LCL输出滤波的有源电力滤波器软起动控制研究.pdf

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1、研究与开发带LCL输出滤波的有源电力滤波器软起动控制研究胡金高(福州大学电气工程与自动化学院，福州350108)摘要带LCL输出滤波的有源电力滤波器起动时，由于系统非线性关系容易出现电流冲击和电压过冲。本文提出了一种在APF网侧电感串入电阻的平稳可靠的电压泵升软起动方法，该电阻在起到限流作用的同时，也改善了系统的控制特性，实现了无冲击下平稳地泵升。文中分析了串入电阻之后的系统模型和控制特性，并进行了仿真和实验测试，给出的结果验证了该方法在理论和实践上的可行性。关键词：有源电力滤波器；LCL滤波；软起动；泵升策略TheCont

2、rolAnalysisonSoft-StartupforAPFwithOutputLCLFilterHuJingao(CollegeofElectricalEngineeringandAutomation，FuzhouUniversity,Fujian350108)AbstractWhenaAPFwithoutputLCLfilterstartsup，itishighlypossiblethatcurrentsurgeandvoltageovershootappearbecauseofsystemnonliner．Inthi

3、spaper，areliableandsoftstart-upmethodforDC-voltagepumpingisproposed，byinsertingaresistorinserieswiththeoutputofLCL—filteronthegridside．Theresistorservestolimittheelectriccurent，andatthesametimeimprovethecontrolsystemcharacteristics．Thesystemcanpumpupsmoothlywithout

4、anysurge．Thesystemmodelandcontrolcharacteristicwiththeresistorisanalyzed，andsimulationandexperimentwereca~iedtoverifythefeasibilityoftheproposedmethod．Keywords：activepowerfilter：LCL--filter：soft-·startup：pumpingstrategy有源电力滤波器(ActivePowerFilter，APF)作瞬间电流冲击，本身工作于高值的

5、直流电压还会出为电力系统谐波补偿的新型解决方案，已成为治理电现一个较大的超调后才稳定在设定值。在实验过程网谐波污染，使电力系统成为无谐波“绿色电网”的中发现该冲击电流、过冲电压对于逆变器的电力电理想选择。通常，将APF设计成电压型有源滤波器，子元件造成了比较大的危险，试验过程中很容易出直流侧电容电压的建立和控制是并联型有源电力滤波现因为冲击超过逆变器模块电流容量和耐压范围而器实现动态谐波补偿的基础，也成为关键技术之一。导致模块烧毁的现象，致使补偿装置不能正常投入直流侧电压是通过合适的控制，实现交流侧和运行【20]。这严重影响

6、了由电力电子元件所组成的直流侧之间的能量交换，把直流侧电容电压上升并APF的安全性和可靠性。这些现象容易产生的原因稳定在某个适当的值，以利用母线电容能量实现对主要有如下几个：电网谐波的谐波补偿】。1)泵升时母线电压的变化引起等效充电电压系APF要求其母线电压在起动和正常工作时应保数和逆变器PWM电压放大系数Kw的非线性变化。持其泵升平稳性和稳定性，否则将严重影响其设备2)大容量APF交流侧电感已变得越来越小，而的安全性和谐波补偿效果。特别在起动时，充电过电网电压在控制中产生较大扰动，电网波动及稍有程要求平稳，无明显过冲。经过

7、实践可知，直流侧不慎会产生不可控制的电流冲击。电压变化过程中若控制处理不当，不但产生较大的3)逆变器的脉宽调制规律通常要求直流侧电容I16l电囊

8、l授撒2013年第7期福建省自然科学基金(2012J01258)研究与开发电压保持恒定，以计算占空比，变化时不易控制，开关纹波滤除能力，但也给控制带来了难度，特别加上APF具有非线性特性，难于建立准确的模型，在上电电容电压泵升变化过程中。使得控制参数选择变得困难。电流环如图2所示。其中：是网侧电压，为了解决这个难题，有关研究人员在文献中提是电网侧电感，1是逆变器侧电感，】是LCL的

9、阻出了各种各样的安全软起动方法[。一罐]。其中提出尼电阻，C1是高频电容，E是储能电容，是起动了直流侧电压的模糊控制策略[4]，以及提出了模糊串入电阻，为PWM的电压放大系数，是逆和PI的复合控制器设计[61，但这些方法严重依赖于变器侧输出电压。经验，也使系统变得过于复杂而难以应用整定。文