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三相三线制有源电力滤波器LCL参数研究

摘要
通过分析LCL的滤波数学模型建立三相三线制并联有源电力滤波器仿真模型。对比有源电力滤波器不
带LCL滤波和带LCL滤波对系统滤波效果的影响，仿真结果表明：三相三线制有源电力滤波器带LCL滤波
可以滤除有源电力滤波器中变流器所产生的高频开关次谐波。
中图分类号：TM48文献标识码：A
TheLCLparameter’sresearchinginarctivepowerfilterofthree-phasethree-wiresystem
simulation
JIXiao-chun,LIUJian-chun,ZHAOGao,LIWei-jiang
(AcrelElectricalco.LTD,Shanghai201801,China)
Abstract：Three-phasethree-wireactivepowerfilter(APF)cancompensatepowersystem
harmonics,whenAPFcompensatingtheharmonic,theAPF'sinverteralsohasswitchingfrequencyof
thehighorderharmonics,byanalyzingLCLfiltermathematicalmodelcanbuildathree-phase
three-wiresystemactivepowerfiltersystemsimulationmodel.Wecancomparetheactivepower
filterwithoutLCLandwithLCL，whateffectcantheyhave,thesimulationresultsshowthat
three-phasethree-wireAPFwithLCLfiltercanfilterouttheconverterofAPF'shigh-frequency
switchingharmonics.
Keywords：three-phasethree-wiresystem;APF;simulation-model;high-frequency;
harmonic
1引言
三相三线制有源电力滤波器（APF）可以对现代电力系统中的谐波进行补偿，但是有源电力滤波器本身
变流器采用的是PWM调制技术，采用PWM调制技术会产生高频的开关次谐波，这些高次谐波会对一些设备
产生很大的电磁干扰，影响设备的正常运行[1-3]。有源电力滤波器对谐波电流进行补偿时，需要及时跟踪指
令电流。当输出电抗器感量选的很小时，虽然保证了电流的跟踪效果却造成电流的开关次纹波很大；APF
的输出电抗器的感量也不能够太大，否则桥臂输出电流会滞后指令电流，造成补偿效果变差。由此可以看
出在选取小感量电抗器保证电流跟踪效果的同时需要在并网点加上LCL滤波环节来滤除开关次高频纹波[4]。
在有源滤波器并网时加上LCL滤波环节后参数选取会影响滤波效果，甚至造成系统谐振，因此需要先
分析了解带LCL的APF数学模型，找到谐振点以及合适的参数，从而保证滤波的效果最好。
2三相三线制APF-LCL数学模型
三相三线制APF采用LCL并网接法结构图如图1所示[5-6]。

图1APF的LCL并网接法

图1中的为电网侧相电压，为变流桥交流侧电压，为APF输出电
抗感量，为LCL电网侧电抗感量，C为LCL电容值，R为电阻值。将图1的三相结构模型等效成单相的
结构模型为图2所示，阻尼电阻R的作用是抑制谐振。根据图2得到LCL的数学模型为方程组（1）：

图2等效的单相LCL模型

（1）

方程组（1）经拉普拉斯变换后的到结构框图如图3所示。

图3等效单相LCL模型结构框图

可以得到传递函数.
可以得出谐振频率为：。
2APF-LCL数学模型的参数分析
根据参考文献[7-8]中LCL参数的选取方法，并考虑到LCL电容值参数在APF不可控整流预充电过程中
有较大的影响（例如APF启动时限流电阻为51Ω，40uF电容时整流后直流侧电压稳定在473V，整流时直流
侧电容充电过程如图4所示），在APF仿真模型中LCL参数分别取值为表1，分析改变电气参数对系统性能的
影响。

图4LCL中C为40uF时C上电压曲线
表1LCL参数取值

L1(mH)L2(mH)C(uF)R（Ω）
0.350.08401
0.350.08501
0.350.08601
0.350.1501
0.350.08500
0.350.08502
分组对比分析各个参数的影响：

（1）L1=0.35mH，L2=0.08mH，R=1Ω，改变C的值为40uF、50uF、60uF时对比传递函数H(S)的伯德图
（如图5所示）。

图5