LCL型PWM整流器电流内环无阻尼控制技术研究

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LCL滤波器由于具有良好的高频谐波抑制特性在新型PWM整流器中得到广泛的应用。但是LCL滤波器存在谐振尖峰,容易造成系统不稳定,增加了控制系统设计难度。本文针对采用桥侧电流反馈方案的三相LCL型PWM整流器,研究了其电流内环系统无阻尼控制技术。论文分析了LCL型PWM整流器电流内环数学模型,指出数字控制系统固有延时对系统稳定性有着关键作用。研究了LCL谐振频率和数字控制延时对系统稳定性的影响,推导出了理想LCL模型下系统无阻尼稳定的边界条件。针对实际LCL滤波器电感存在铁耗的问题,建立实际电感数学模型,研究了电感铁耗、LCL滤波器谐振频率和数字控制固有延时三者共同作用对系统稳定性的影响,指出实际LCL模型下,系统的稳定条件更宽。为抑制电网电压背景谐波对电流内环控制系统的影响,减少电流纹波,增强系统无阻尼稳定性,论文首先分析了电网电压全前馈控制策略的优缺点,指出了全前馈控制策略存在可能会引入干扰的固有局限性,然后提出了一种基于网侧电流估算的PR调节器谐波抑制控制策略。搭建理想仿真模型,验证了理想LCL模型下稳定性理论分析正确性,基于一台22kW三相LCL型PWM整流器样机,通过实验验证了实际模型下稳定性理论分析正确性和谐波抑制策略可行性。
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