【正文】 另外，采用SiC材料的開關(guān)器件目前國內(nèi)研究尚淺，通過探究其特性，與傳統(tǒng)的開關(guān)器件進行對比，得出其對系統(tǒng)性能特別是電網(wǎng)電壓的影響，對LCL濾波器的設計進行合理修正。（4）研究采用SiC新型材料的開關(guān)器件特性，理論分析開關(guān)頻率次諧波電流進入電網(wǎng)帶來的壓降問題，研究LCL對開關(guān)頻率諧波衰減比與電網(wǎng)電壓畸變的關(guān)系，調(diào)整LCL濾波器的參數(shù)和阻尼方法的反饋函數(shù)，保證電網(wǎng)電壓畸變率在8%以下。在系統(tǒng)建立完成后，選擇合適的系統(tǒng)參數(shù)，其中電網(wǎng)電壓Es=380V，電容電壓Udc=800V，開關(guān)頻率fs=10KHz，電網(wǎng)等效阻抗Ls=。在PWM整流、APF和新能源逆變系統(tǒng)三個不同的場合下，更需要根據(jù)不同場合的具體環(huán)境選擇和設計合理的有源阻尼法；（3）采用SiC材料的開關(guān)器件時LCL濾波器設計采用新型的SiC材料的開關(guān)器件，其能承受更高等級的電壓和開關(guān)頻率，若更高的開關(guān)頻率電流進入電網(wǎng)，會在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生嚴重的壓降，導致電網(wǎng)電壓畸變，傳統(tǒng)的開關(guān)器件不存在這樣的問題，調(diào)整LCL濾波器的設計是避免電網(wǎng)電壓畸變的有效手段。大型光伏電站中每組光伏陣列分別通過直流側(cè)電容連接各自的LCL濾波器連接入并網(wǎng)公共點（Point of Common Coupling，PCC），彼此之間僅共用并網(wǎng)公共點，避免了各組并網(wǎng)逆變器之間產(chǎn)生環(huán)流。這類有源阻尼法由于對采樣要求不高，在內(nèi)電流和輸出電流控制中均能適用，因此得到廣泛應用。有源阻尼濾波器Dd(z)i相當于一個無限長單位脈沖響應數(shù)字濾波器，系數(shù)aj(i)和bj(i)由遺傳算法給出。 （）圖210 基于超前補償網(wǎng)絡的有源阻尼矢量控制框圖文獻[48]出了虛擬電阻的概念，其基本思想是通過控制算法來取代阻尼電阻的作用，以電容串電阻為例，如圖211所示。所以，并不是阻尼電阻越大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性越高。不過，隨著電阻Rd從0開始每次增加1，增加到11，LCL濾波器的高頻段衰減能力下降，對于開關(guān)次紋波的衰減能力相應的下降。 圖21 濾波電容串并電阻的無源阻尼結(jié)構(gòu) （） （）圖22無阻尼、濾波電容串聯(lián)或并聯(lián)電阻LCL濾波器的波特圖 如圖23所示為逆變器側(cè)電感串并電阻的無源阻尼結(jié)構(gòu)，其中a圖為串聯(lián)電阻，b圖為并聯(lián)電阻，其相應的傳函G3(s)和G4(s)分別是式()和()。目前提出的多種有源阻尼方法很少有給出有源阻尼法機理研究的，也未給出各方案提出的依據(jù)，楊明等分析研究了電網(wǎng)阻抗對光伏逆變系統(tǒng)的影響[42]，電網(wǎng)阻抗在大型光伏電站并網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中存在耦合效應，該耦合效應降低了并網(wǎng)逆變器控制回路的帶寬和穩(wěn)定裕度?，F(xiàn)在主要的阻尼策略有兩種：無源阻尼方式和有源阻尼方式。但此時電容支路的阻抗會變大，影響了濾波器的高頻衰減特性，選擇一個大小合適的阻尼電阻很重要，一般選為諧振頻率處電容阻抗的三分之一。這也是LCL濾波器優(yōu)于單電感濾波器的一個方面。其缺點是對所有頻段紋波的衰減率均為20dB/十倍頻，對開關(guān)紋波的濾除效果有限，若為了得到較好的濾波效果或者在開關(guān)頻率較低的場合(如大功率應用)，需要采用較大的電感值，由此會帶來以下問題[1719]：(1)大電感降低整個系統(tǒng)的動態(tài)性能，變流器輸出電流變化率下降，但在APF這種需要高電流變化率的場合，這是不允許的；(2)大電感值帶來更大的壓降，若要求變流器輸出能力不變，則需要更高的直流側(cè)電壓，導致開關(guān)器件的耐壓等級提高，增加成本；(3)大電感值電抗器體積過大。相較于傳統(tǒng)的L型濾波器，在相同的電感值的情況下，LCL濾波器對高頻諧波抑制效果更為理想，并逐漸應用于大功率、低開關(guān)頻率的并網(wǎng)變換器設備中。作為電力系統(tǒng)能源的一種補充，新能源并網(wǎng)發(fā)電將會成為未來主要的發(fā)展趨勢。中 國 礦 業(yè) 大 學13 級碩士研究生選題報告選題 名稱： 學 院： 信息與電氣工程學院 學科 專業(yè)： 電氣工程 研究生姓名： 導師 姓名： 中國礦業(yè)大學學位管理辦公室制2014年 11月 16日 1 研究背景及意義越來越多的電力電子器件被應用于電力系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)的諧波污染問題日益嚴重，人們對此問題重視程度越來越高[1]。然而并網(wǎng)逆變器一般采用高頻的PWM調(diào)制，導致大量的高次諧波電流進入電網(wǎng)，同樣會對電網(wǎng)中其他EMI敏感設備產(chǎn)生干擾。但是，LCL型濾波器是三階系統(tǒng)，很容易產(chǎn)生諧振。為了克服單電感型濾波器的缺點，近年來LCL濾波器被廣泛應用于并網(wǎng)變流器中。L型輸出濾波器逆變器側(cè)輸出電壓uinv到網(wǎng)側(cè)電流i2的傳遞函數(shù)Ginv（s）： ()： ()式()中，Lf為電網(wǎng)感抗Ls與電網(wǎng)側(cè)電感阻抗L2之和。此外，由于存在物理電阻，系統(tǒng)會增加損耗。目前，已經(jīng)有很多文獻對無源阻尼法和有源阻尼法進行了研究。導致并網(wǎng)電流諧波含量超標等不穩(wěn)定問題。 圖23 逆變器側(cè)電感串并電阻的無源阻尼結(jié)構(gòu) （） （）圖24無阻尼、逆變器側(cè)電感串聯(lián)或并聯(lián)電阻LCL濾波器的波特圖如圖25所示為網(wǎng)側(cè)電感串并電阻的無源阻尼結(jié)構(gòu)，其中a圖為串聯(lián)電阻，b圖為并聯(lián)電阻，其相應的傳函G5(s)和G6(s)分別是式()和()。圖27不同阻尼電阻時Ginv（s）的幅頻特性對于高頻諧波電流來說，網(wǎng)側(cè)電感呈現(xiàn)高阻抗，使得諧波電流大部分分流經(jīng)低阻抗的電容支路，網(wǎng)側(cè)電流只占整流器側(cè)電流諧波的一部分。圖29 不同阻尼電阻時產(chǎn)生的功率損耗有源阻尼方法是通過增加控制的復雜性來避免無源阻尼的損耗問題，一直是熱點研究問題，下面對幾種主要有源阻尼方法進行綜述。電容串電阻阻尼的作用可以等效看作是將適當大小的電容電流微分量疊加在內(nèi)電感（變流器側(cè)電感）電流上，虛擬電阻法則是將此疊加量用于修正內(nèi)電流參考指令。由于帶阻濾波器會引起相位移動，所以實用帶通濾波器來實現(xiàn)控制系統(tǒng)，控制框圖如圖212所示。由于LCL濾波器構(gòu)成的三階系統(tǒng)滿足可控、客觀性條件，只要獲得完整的系統(tǒng)狀態(tài)信息即可任意配置控制系統(tǒng)閉環(huán)極點。同時，每組并網(wǎng)逆變系統(tǒng)分別采用相同的結(jié)構(gòu)、參數(shù)、控制策略等，當一組并網(wǎng)逆變器出現(xiàn)出現(xiàn)故障時，不影響剩余各組的工作，便于對各組進行獨立控制。本課題研究內(nèi)容的創(chuàng)新性主要有以下三點：（1）深入分析無源阻尼電阻對系統(tǒng)穩(wěn)定性、濾波效果和功率損耗三方面的影響，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和對開關(guān)次及其倍頻處諧波電流的衰減能力的前提下，選擇合適電阻值，在一定程度上降低了功率損耗，并且對電阻功率規(guī)格的選取給出了參考依據(jù)；（2）目前論文中提到的有源阻尼方式都是在特定的場合，直接給出阻尼方法并驗證其正確性，但是沒有對有源阻尼法的設計機理進行分析，本文對不同場合下的兩種有源阻尼法設計原則進行詳細的分析研究；（3）采用SiC材料的開關(guān)器件是近幾年應用于變流器中的，其器件特性特別是開關(guān)頻率對LCL濾波器的參數(shù)和阻尼方法的設計都會存在一定的影響，究采用SiC材料的開關(guān)器件，有助于改進LCL濾波器參數(shù)和阻尼方法的設計。LCL濾波器的參數(shù)經(jīng)過傳統(tǒng)設計方式選取為，逆變器側(cè)電感L1=，濾波電容Cf=2μF，電網(wǎng)側(cè)電感L2=。5 課題的預期效果（1）針對無源阻尼法，根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定性、高頻濾波效果和功率損耗三方面的要求，給出阻尼電阻的取值范圍；（2）針對有源阻尼法，根據(jù)APF、PWM整流和新能源逆變?nèi)N場合下不同的補償需要，給出對應的LCL參數(shù)和阻尼方法的設計；（3）針對采用SiC材料的拓撲結(jié)構(gòu)，研究其對電網(wǎng)電壓的影響，根據(jù)影響情況給出新的LCL參數(shù)設計方法；6 課題研究難點及解決方案（1）本課題要在APF、PWM整流和新能源逆變?nèi)N場合下對比LCL參數(shù)和阻尼方法的設計，故三種環(huán)境下的逆變器輸出特性是研究難點。本課題在完成以上理論分析和仿真驗證的工作后，通過實驗平臺對其進行驗證。在以上完成的基礎上，本課題將進一步探究LCL濾波器在PWM整流和新能源逆變環(huán)境下的參數(shù)和阻尼方法不同，根據(jù)不同場合不同的補償特性，對參數(shù)設計和阻尼方法進行合理的修正，并且在傳統(tǒng)的無源阻尼法的基礎上，基于系統(tǒng)的穩(wěn)定性、高頻濾波效果和功率損耗三方面的要求，對無源阻尼電阻進行了重新設計。（3）研究電容電流反饋法和電容電壓反饋法兩種有源阻尼法在APF、PWM整流和新能源逆變?nèi)N場合的設計原則，通過反饋控制原理對兩種有源阻尼法的設計機理進行理論分析，搭建PWM整流系統(tǒng)和新能源逆變仿真系統(tǒng)，在Simulink環(huán)境對三種系統(tǒng)進行驗證，并在實驗平臺上進行實驗驗證。其中諧波檢測環(huán)節(jié)采用ipiq法，電流控制環(huán)節(jié)采用PR比例諧振控制器，逆變環(huán)節(jié)采用SVPWM方法進行調(diào)制。論文的主要工作如下：（1）無源阻尼法的設計基于APF系統(tǒng)研究LCL濾波器無源阻尼法設計，阻尼電阻可以分別串聯(lián)（并聯(lián)）在逆變器側(cè)電感、濾波電容和網(wǎng)側(cè)電感三個器件上面，實現(xiàn)對諧振的抑制，但是阻尼電阻的增加對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、濾波器的濾波效果對會產(chǎn)生影響，同時阻尼電阻會產(chǎn)生額外的