基于LCL濾波的三相電壓型逆變器

王高高+陳猛+李景忠

摘 要：文中提出了一種基于LCL型濾波器的雙環(huán)控制三相電壓型逆變器。在Matlab中搭建逆變器模型，使用雙閉環(huán)（電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)）控制方式與SVPWM（空間矢量脈寬調(diào)制）算法生成PWM波。結(jié)果表明，該逆變器具有很好的輸出諧波抑制性能和帶非線性負(fù)載能力。

關(guān)鍵詞：三相逆變；LCL型濾波；雙閉環(huán)；諧波抑制

中圖分類號(hào)：TP39；TM501 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2018）02-00-03

0 引 言

三相電壓型逆變器因其能輸出恒頻、穩(wěn)壓的三相電，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛運(yùn)用[1]。國內(nèi)外有關(guān)三相電壓型逆變器的研究也很多。

文獻(xiàn)[1，2]提出了幾種基于LC濾波器的電壓型逆變器模型，從控制系統(tǒng)的閉環(huán)數(shù)目上看，主要分為單閉環(huán)、雙閉環(huán)兩種；從控制方法角度分析，主要包括滑模控制、PID控制、重復(fù)控制等。

與SPWM算法相比，SVPWM算法的優(yōu)點(diǎn)在于算法簡單，適合數(shù)字實(shí)現(xiàn)。采用SVPWM算法時(shí)，直流電壓利用率比采用SPWM算法時(shí)高約15.47%，能夠有效減少輸出諧波含量，降低開關(guān)管工作頻率，減少開關(guān)損耗[1]。

關(guān)于LCL型逆變器的研究風(fēng)靡當(dāng)下，文獻(xiàn)[3，4]詳細(xì)介紹了LCL濾波器的設(shè)計(jì)方法，并指出LCL型濾波器對(duì)諧波具有更強(qiáng)的抑制能力。本文在以上研究成果的基礎(chǔ)上，擬提出一種基于LCL濾波的雙閉環(huán)PI-PI控制下的三相電壓型逆變器，并對(duì)逆變器輸出諧波、帶負(fù)載能力進(jìn)行了研究。

1 三相逆變器模型

三相全橋電壓型逆變器主電路拓?fù)淙鐖D1所示。

其中，Udc為直流側(cè)電壓，選擇電感L1上的電流i1k，電容C上的電壓uck，以及電感L2上的電流i2k作為狀態(tài)變量（k=a， b，c），建立了基于LCL型濾波的三相電壓型逆變器在三相靜止坐標(biāo)系下的狀態(tài)方程，如式（1）所示：