【正文】 R. Active damped LCL filter based DSTATCOM with reduced sensors: Recent Advances and Innovations in Engineering (ICRAIE), 2014[Z]. Jaipur: IEEE, 2014 16.[80] Xie C, Wang Y, Zhong X, et al. A novel active damping method for LCLfilterbased shunt Active Power Filter: Industrial Electronics (ISIE), 2012 IEEE International Symposium on[Z]. Hangzhou: IEEE, 2012 6469.[81] Lu X, Sun K, Huang L, et al. An active damping method based on biquad digital filter for parallel gridinterfacing inverters with LCL filters: Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), 2014 TwentyNinth Annual IEEE[Z]. Fort Worth, TX: IEEE, 2014 392397.[82] Liserre M, Aquila A D, Blaabjerg F. Genetic algorithmbased design of the active damping for an LCLfilter threephase active rectifier[J]. Power Electronics, IEEE Transactions on. 2004, 19(1): 7686.[83] Bao C, Ruan X, Wang X, et al. Design of injected grid current regulator and capacitorcurrentfeedback activedamping for LCLtype gridconnected inverter: Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), 2012 IEEE[Z]. Raleigh, NC: IEEE, 2012 579586.[84] Liu C, Zhao Z, Lu T, et al. Design and implement of an active damping LCLfilter for threelevel voltage source PWM rectifier: Electrical Machines and Systems (ICEMS), 2011 International Conference on[Z]. Beijing: IEEE, 2011 15.24。7 課題估計工作量本課題以LCL濾波器為研究對象，主要對其在不同場合下的參數(shù)設(shè)計原則、阻尼方法的設(shè)計和采用SiC材料的新型器件情況下參數(shù)和阻尼方法的設(shè)計三個方面進(jìn)行研究。根據(jù)計算得到的傳函，調(diào)節(jié)阻尼電阻的大小，分別畫出穩(wěn)定裕度（幅值或相位）和開關(guān)次諧波衰減比例的變化曲線，分別得到系統(tǒng)臨界穩(wěn)定時的電阻值和系統(tǒng)所需要的最小衰減比例所對應(yīng)的電阻值，求取既能保證系統(tǒng)穩(wěn)定又能滿足衰減比例的電阻取值范圍。1次諧波的，其整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括諧波檢測環(huán)節(jié)、電流跟蹤控制環(huán)節(jié)和電流逆變調(diào)制環(huán)節(jié)三個部分，調(diào)制得到的諧波補(bǔ)償電流經(jīng)過LCL濾波器進(jìn)入電網(wǎng)。在相同的工作條件下，即當(dāng)各臺并網(wǎng)逆變器的輸出側(cè)電壓ur1=ur2=…=urn=ur0時，電網(wǎng)阻抗Lg被放大了n倍，等效于每臺并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的等效電路模型如圖215所示。在電壓型PWM整流器、并網(wǎng)逆變器和有源電力濾波器等場合，由于都需要用LCL濾波器來濾除電力電子器件產(chǎn)生的開關(guān)紋波，因此在不同的場合選擇合適的有源阻尼策略是非常必要的。采用電容電壓作為反饋量時，為了避免純微分環(huán)節(jié)放大噪聲，通常以超前環(huán)節(jié)或高通濾波器代替微分環(huán)節(jié)[59, 6769]。此外，與無源阻尼法一樣，該阻尼方法影響LCL濾波器的高頻衰減特性。文獻(xiàn)[43]描述了采用高通濾波器實現(xiàn)該網(wǎng)絡(luò)修正有源阻尼法，因為高通濾波器會有高頻干擾，進(jìn)而采用低通濾波器實現(xiàn)高通濾波。這時，做出的零極點變化情況如圖29所示，隨著阻尼電阻的增加，其中一對極點變化非常劇烈，而另外一對極點變化非常緩慢，主要根據(jù)那對變化劇烈的極點在單位圓內(nèi)的位置來確定合適的電阻值。文獻(xiàn)[4345]為了明確LCL濾波的并網(wǎng)逆變器中阻尼電阻對濾波效果及功率損耗的影響，根據(jù)三相并網(wǎng)型變換器的數(shù)學(xué)模型，對Matlab仿真對其進(jìn)行了詳細(xì)的研究分析。將式()分別與各元件串并聯(lián)電阻時傳函進(jìn)行比較，做出波特圖。劉偉增等提出了一種采用超前滯后網(wǎng)絡(luò)的控制方法[41]，這種方法在參數(shù)選擇過程中需要準(zhǔn)確的電網(wǎng)等效阻抗等參數(shù)，因此并不適合于實際應(yīng)用。2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀輸出濾波器是位于交流器交流側(cè)和電網(wǎng)電源之間的部分，其主要作用是濾除開關(guān)紋波、降低諧波電流波紋、緩沖各項諧波的無功功率、能量存儲和調(diào)整補(bǔ)償電流的相位等。LCL濾波器衰減高次諧波電流很有效，但在某些高次諧波下，阻抗幾乎為零，會引起諧振問題，使得系統(tǒng)不穩(wěn)定。因此，在短路容量較大的電網(wǎng)中省略L2是不合適的，因為此時Ls較小，不能保證對高頻量的分流效果，濾波效果得不到保證。從中可以看出，輸出濾波器是PWM變流器系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)，主要作用為濾除功率器件高頻開關(guān)動作產(chǎn)生的電壓和電流紋波。由此可見，輸出濾波器的設(shè)計非常關(guān)鍵，其設(shè)計的成功與否不僅影響這系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)性能，而且制約著直流側(cè)電壓、系統(tǒng)損耗、進(jìn)網(wǎng)諧波電流等方面[1013]。目前，電力電子器件廣泛應(yīng)用于電壓源型PWM整流器、并網(wǎng)逆變器、有源電力濾波器等設(shè)備中?？傊梢娭C波危害之嚴(yán)重。輸出濾波器是位于交流器交流側(cè)和電網(wǎng)電源之間的部分，其主要作用是濾除開關(guān)紋波、降低諧波電流波紋、緩沖各項諧波的無功功率、能量存儲和調(diào)整補(bǔ)償電流的相位等。 LCL濾波器圖11 帶輸出濾波器的變流器裝置圖11為三相三線制并聯(lián)型有源電力濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。在某些應(yīng)用場合，網(wǎng)側(cè)濾波電感L2會被省略，這實際上是利用電網(wǎng)電感Ls承擔(dān)了L2的作用，其實質(zhì)還是LCL濾波器[20]。通過圖12可知，LCL型濾波器具有明顯的諧振特性，為了實現(xiàn)良好的諧振抑制，一般采用無源阻尼方式或者有源阻尼方式。其中，文獻(xiàn)[2628]饋控制實現(xiàn)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制；文獻(xiàn)[2933]電流內(nèi)環(huán)的有源阻尼方案實現(xiàn)了諧振峰值的抑制；文獻(xiàn)[3436]波電容電壓的有源阻尼反饋實現(xiàn)進(jìn)網(wǎng)電流中諧振頻率處諧波的抑制；文獻(xiàn)[3739]反饋法進(jìn)行閉環(huán)設(shè)計，通過選取3個狀態(tài)變量的反饋實現(xiàn)了特征方程的完全配置，同樣是通過對逆變器側(cè)電感電流及電容電壓等的反饋實現(xiàn)了諧振頻率處峰值的抑制。劉計龍等通過電容支路電流反饋有源阻尼控制策略和無源阻尼（電容支路串聯(lián)電阻）策略的性能對比研究，提出了電容支路電流反饋有源阻尼控制策略的參數(shù)設(shè)計原則。Cf取15μF。在濾波電容并電阻，逆變器側(cè)、網(wǎng)側(cè)串聯(lián)電阻的情況下，對高次諧波的抑制效果不變，而前者對低頻次衰減效果也不變，后兩種方法對低次諧波的輸出有影響，與對諧振峰值的抑制效果出現(xiàn)了矛盾，因此選取電阻值時需要綜合考慮；在濾波電容串聯(lián)電阻，逆變器側(cè)、網(wǎng)側(cè)電感并聯(lián)電阻的情況下對低頻的衰減不變，但對高頻的衰減效果降低，影響輸出電流的畸變率。圖28 不同阻尼電阻時產(chǎn)生的功率損耗令阻尼電阻Rd從0起每次增加1，直到Rd=25。修正網(wǎng)絡(luò)的選頻特性使得低頻成分被濾除，剩下的高頻成分作為擾動信號輸出到控制器，經(jīng)過閉環(huán)的擾動作用后，抵制高頻信號的作用，避免諧振的發(fā)生。該方法需要傳感器采集電容電流，且“虛擬電阻”理論沒有考慮到系統(tǒng)可能存在的延時，實際上控制延時使信號流程圖的變換非常困難[4952]。因此，此類型的有源阻尼法通常選取電容電流[5965]或者電容電壓[66]作為反饋變量。上述有源阻尼方法大多需要額外傳感器檢測狀態(tài)量，為了減少硬件成本，學(xué)者將狀態(tài)觀測[72, 73]和無傳感器技術(shù)[74, 75]引入到有源阻尼算法，通過估計系統(tǒng)狀態(tài)量取代實際采樣值，其代價是增加了控制算法復(fù)雜度，降低了電流控制器可靠性。此時，并網(wǎng)側(cè)電流i2和并網(wǎng)逆變器輸出側(cè)電壓ur之間的導(dǎo)納關(guān)系可表示為 （）圖214 單相并網(wǎng)逆變器電路模型根據(jù)電路理論中的戴維南定理和疊加定理，當(dāng)各臺并網(wǎng)逆變器的輸出側(cè)電壓ur1=ur2=…=urn=ur0時，每臺并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)電流i2i和并網(wǎng)逆變器的輸出側(cè)等效電壓ur之間的導(dǎo)納關(guān)系可表示為 （）對比式（）和式（）可以發(fā)現(xiàn)，對于n臺并網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，電網(wǎng)阻抗在并網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中存在耦合效應(yīng)。（1）建立APF系統(tǒng)APF系統(tǒng)并聯(lián)在電網(wǎng)中是為了濾除電網(wǎng)中的6K177。圖42 電容支路串電阻的APF系統(tǒng) 式（41）其中GPR(s)為PR控制器的傳函，GPWM(s)為逆變器的傳函，一般可以當(dāng)做延時環(huán)節(jié)處理，Ginv(s)為LCL濾波器傳函。針對此難點，擬搭建實驗平臺，通過實驗，檢測SiC材料MOSFET的各