LCL三相ｐｗｍ整流器（逆变器）

LCL三相ｐｗｍ整流器控制策略

1. LCL滤波器的原理图

LCL滤波器结构如图所示。

2.LCL滤波器单电流变量瞬时值反馈控制

LCL滤波器有反馈逆变桥电流和网侧电流两种控制方式。输出电流反馈点的不同，对闭环控制性能和系统工作特性会造成一定影响。

2.1 1反馈逆交桥电流

对于三相对称系统，考虑单相的控制环结构如图所示，其中VSI为电压型逆变桥．

从逆变桥电压Ui到逆变桥电流il的传递函数为

根据设计，取LCL滤波器参数：L1=0.15mH，L2=0.08mH，C =8uF, Rd =0.005Ω；其频率特性如下图所示：

G1(s)的频率特性较为复杂，在6.29 kHz、7.79 kHz各存在-66dB和27.7dB的谐振峰，相位则从初始的-90°滞后，在第一个谐振频率点跃升为90°超前，在第二个谐振频率点又恢复到-90°滞后。6.29 kHz的谐振峰是由L2和C发生并联谐振造成的，由于并联谐振呈现高阻抗，因此i1被强烈衰减。7.79 kHz的谐振峰是L1、L2和C发生串联谐振造成的，i1被放大。

7.79 kHz的谐振峰导致G1(s)幅频特性曲线存在3个0 dB穿越点，通常的相角裕度稳定性判断方法难以适用。实际上，在线性系统频域分析中，奈奎斯特稳定性判据是判断稳定性的根本方法．如下图显示G1(s)的奈奎斯特曲线没有包围临界点(-1，0j)，根据奈氏判据，G1(s)闭环稳定。实际上，由于G1(s)不存在-180°的相角穿越点，因此无论开环增益和带宽如何设计，奈氏曲线始终不会包围临界点(-1，0j)，控制环总能够保持稳定，具有“无限”稳定性。当然，过高的增益是不现实的，其带来的高带宽将把开关纹波信号放大后引入控制环，干扰正常的PWM调制，导致功率器件产生多次开关动作。

2.2 反馈电网电流

反馈电网电流的单相控制结构如图

从逆变桥电压ui到电网电流i2的传递函数为

仍然取LCL滤波器参数：L1=0.15mH，L2=0.08mH，C =8uF, Rd =0.005Ω；其频率特性如下图所示：则其频率特性如下图所示。

和G1(s)类似，G2(s)也存在3个0 dB穿越点，不同的是G2(s)的相角曲线在7．79 kHz存在-180°穿越点，对应的幅值增益为33.1 dB。这样，G2(s)的奈氏曲线将包围临界点(-1,0j) ，根据奈氏判据，系统闭环不稳定,其如下图所示奈奎斯特曲线。

3.两种电流反馈方武比较

反馈逆变桥电流控制在理论上拥有较好的稳定性，并且和直观想法不同：阿
侧滤波电感、电容的高频分流电路对有效频段的电网电流并未带来明显影响．为
了减轻反馈信号高频成分的影响，控制器增益则受到限制，这将影响稳态性能，
并且低通滤波墨带来的相移将影响动态响应．
反馈电网电流控制采用传统的校正方法难以稳定，但呆用本文的相位滞后控
制方法却能够进行稳定控制，并且稳态性能优于反馈逆变桥电流控制．反馈电网
电流控制迁可以利用数字控制特有的一拍控制延时，简化控制系统、利于数字实
现。