【正文】 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。通過圖27可知，加入阻尼電阻后諧振幅值得到了很好的抑制。文獻[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)學模型，對Matlab仿真對其進行了詳細的研究分析。各器件并聯(lián)電阻時，電阻越小，諧振抑制效果越好，串聯(lián)電阻時，電阻越大，諧振抑制效果越好。 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()。如圖21所示為濾波電容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G1(s)和G2(s)分別是式()和()。將式()分別與各元件串并聯(lián)電阻時傳函進行比較，做出波特圖。下面對六種無源阻尼方法進行分析。導致并網(wǎng)電流諧波含量超標等不穩(wěn)定問題。肖華等提出了一種增加傳感器的基于帶通濾波器的并網(wǎng)逆變器LCL型濾波器的有源阻尼控制方法。劉偉增等提出了一種采用超前滯后網(wǎng)絡的控制方法[41]，這種方法在參數(shù)選擇過程中需要準確的電網(wǎng)等效阻抗等參數(shù)，因此并不適合于實際應用。虛擬電阻法是在2002由澳大利亞的DAHONO P基于LC濾波器首次提出的，伍小杰等提出了一種新的電容并聯(lián)電阻的虛擬電阻法[40]。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。LCL型濾波器自身存在諧振問題，需要采用適當?shù)淖枘岱椒ㄟM行抑制。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)整補償電流的相位等。已經(jīng)有很多基于有源阻尼技術的電流控制方案。此外，由于存在物理電阻，系統(tǒng)會增加損耗。電容串電阻[2224]為最常用的無源阻尼方法，該方法結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠，在工業(yè)中被廣泛應用，電阻越大，諧振抑制效果越好。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?？梢钥闯觯涸谥C振頻率以下，二者的頻率特性相同；諧振頻率以上，LCL濾波器的衰減率為60dB/十倍頻，遠高于單電感的20dB/十倍頻。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。因為逆變橋側(cè)電感L1和濾波電容C對高頻紋波電壓進行串聯(lián)分壓，由于電感和電容分別對高頻分量呈現(xiàn)低阻抗和高阻抗，紋波電壓主要由L1承擔，電網(wǎng)承擔的紋波電壓就大為減少。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。網(wǎng)側(cè)電感L2和電容C分別對開關紋波電流呈現(xiàn)高阻和低阻，二者相互配合實現(xiàn)對高頻紋波的并聯(lián)分流，保證濾波效果。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。圖12 L型和LCL型濾波器L型濾波器因其結(jié)構(gòu)簡單、控制性能好的優(yōu)點而得到廣泛應用。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動作產(chǎn)生的電壓和電流紋波?，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[1416]。但是，LCL型濾波器是三階系統(tǒng)，很容易產(chǎn)生諧振。L型濾波器也稱之為一階輸出濾波器或者單電感輸出濾波器，結(jié)構(gòu)非常簡單，控制方便。由此可見，輸出濾波器的設計非常關鍵，其設計的成功與否不僅影響這系統(tǒng)的動態(tài)響應和穩(wěn)態(tài)性能，而且制約著直流側(cè)電壓、系統(tǒng)損耗、進網(wǎng)諧波電流等方面[1013]。因此，在電壓源型PWM整流器、并網(wǎng)逆變器等設備中選擇和設計合適的輸出濾波器是尤為重要的[69]。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。但是整流器的開關器件開關頻率約為215KHz，不可能達到理想狀態(tài)，會產(chǎn)生開關頻率或開關頻率整數(shù)倍的諧波，該諧波進入電網(wǎng)后會影響電網(wǎng)上對電磁干擾敏感的負載，會產(chǎn)生損耗[4, 5]。目前，電力電子器件廣泛應用于電壓源型PWM整流器、并網(wǎng)逆變器、有源電力濾波器等設備中。諧波的存在導致電網(wǎng)中的元器件產(chǎn)生附加損耗，影響電氣設備正常運行；諧波還有可能導致電網(wǎng)的串并聯(lián)諧振是電網(wǎng)中的諧波電流放大，造成更加嚴重的后果；諧波還會影響相鄰的通信設備，輕者產(chǎn)生噪聲干擾，重者直接導致信息丟失等等諸多方面[2]。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]。諧波來自于諧波源，現(xiàn)在主要的諧波源分為兩種：電力電子裝置和鐵磁性的非線性設備，現(xiàn)在最大的諧波源就是電力電子裝置?？傊梢娭C波危害之嚴重。電壓源型PWM整流器有許多優(yōu)點，如能量可以雙向流動，功率因數(shù)可控，網(wǎng)側(cè)輸入電流接近正弦[3]。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。有源電力濾波器主要用于濾除整流器等負載設備中產(chǎn)生的諧波，同時有源電力濾波器自身也會產(chǎn)生開關頻率或開關頻率整數(shù)倍的諧波，這些高頻開關次諧波會影響有源電力濾波系統(tǒng)的穩(wěn)定，導致其不能正常工作，同時高次諧波進入電網(wǎng)，影響其他設備的正常運行。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)整補償電流的相位等。目前，主要的輸出濾波器主要有兩種：L型和LCL型。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、低開關頻率的并網(wǎng)變換器設備中。為了抑制諧振必須采用適當?shù)淖枘嵋种撇呗浴?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撲結(jié)構(gòu)圖。目前輸出濾波器常用的主要有L型和LCL型兩種結(jié)構(gòu)，二者電路結(jié)構(gòu)如圖12所示。其缺點是對所有頻段紋波的衰減率均為20dB/十倍頻，對開關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。LCL的基本思想是利用加入的電容支路為高頻開關紋波電流提供低阻通路，起到對高頻分量的旁路作用，減少注入電網(wǎng)的紋波電流。在某些應用場合，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承擔了L2的作用，其實質(zhì)還是LCL濾波器[20]。LCL濾波器除了可以較好地抑制開關紋波電流，還可以減輕開關紋波電壓對電網(wǎng)的污染。這也是LCL濾波器優(yōu)于單電感濾波器的一個方面。圖13 Ginv（s）的幅頻特性圖圖13為具有相同電感量的L型濾波器和LCL濾波器的的幅頻特性比較。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。解決這個問題有兩種方法[21]：一種方法叫做“無源阻尼法”（Passive Damping），它是通過在電容上串聯(lián)或并聯(lián)電阻來改變電路結(jié)構(gòu)，從而衰減諧振作用；另一種方法叫做“有源阻尼法”（Active Damping），它是通過修正控制算法來使系統(tǒng)達到穩(wěn)定，消除諧振作用。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。有源阻尼方法[25]避免了無源阻尼的損耗問題，一直是研究的熱點問題，主要有網(wǎng)絡修正法、虛擬電阻法、基于雙帶阻濾波器、單狀態(tài)變量反饋至電壓指令處和全狀態(tài)變量反饋法。其中，文獻[2628]饋控制實現(xiàn)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制；文獻[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[3436]波電容電壓的有源阻尼反饋實現(xiàn)進網(wǎng)電流中諧振頻率處諧波的抑制；文獻[3739]反饋法進行閉環(huán)設計，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。目前常用的濾波器有L型和LCL型?，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。趙仁德等對LCL濾波器的并網(wǎng)逆變器中阻尼電阻對系統(tǒng)穩(wěn)定性、濾波效果