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三相三線制Juniper SRX650數學模型

    三相三線制APF采用LCL并網接法結構圖如圖1所示^[5-6]。

圖1 APF的LCL并網接法

    圖1中的 為電網側相電壓，為變流橋交流側電壓，為APF輸出電抗感量，為LCL電網側電抗感量，C為LCL電容值，R為電阻值。將圖1的三相結構模型等效成單相的結構模型為圖2所示，阻尼電阻R的作用是抑制諧振。根據圖2得到LCL的數學模型為方程組（1）：

圖2 等效的單相Juniper SRX650LCL模型

     （1）

方程組（1）經拉普拉斯變換后的到結構框圖如圖3所示。

圖3 等效單相LCL模型結構框圖

   可以得到傳遞函數.

   可以得出Juniper SRX650諧振頻率為：。

APF-LCL數學模型的參數分析

    根據參考文獻[7-8]中LCL參數的選取方法，并考慮到LCL電容值參數在APF不可控整流預充電過程中有較大的影響（例如APF啟動時限流電阻為51Ω，40uF電容時整流后直流側電壓穩定在473V，整流時直流側電容充電過程如圖4所示），在APF仿真模型中LCL參數分別取值為表1，分析改變電氣參數對系統性能的影響。

圖4 LCL中C為40uF時C上電壓曲線

表1 LCL參數取值

    分組對比分析各個參數的影響：

    （1）L₁=0.35mH，L₂=0.08mH，R=1Ω，改變C的值為40uF、50uF、60uF時對比傳遞函數H(S)的伯德圖（如圖5所示）。

圖5 不同電容參數bode圖

    由圖5可以看出幅頻特性的C增大，諧振頻率f_res減小，向低頻域移動。在低頻段沒有什么衰減作用，在高頻段對高頻部分（高于諧振頻率的部分）以25dB/每十倍頻程進行衰減，衰減有所增加但是增加的量很少；由相頻特性可以看出相位角偏移起始頻率也向低頻域移動。

（2）L₁=0.35mH，C=50uF，R=1Ω，改變L₂的值為0.08mH、0.1mH時對比傳遞函數H(s)的伯德圖（如圖6所示）。

圖6 不同電抗參數bode圖

    由圖6幅頻特性可以看出L₂的增大，諧振頻率f_res減小，向低頻域移動，在低于諧振頻率的低頻域增益為0dB，沒有衰減作用，在高于諧振頻率的高頻域開始衰減對高頻的衰減作用很明顯，可以根據諧振點看出i₂在偏離i₁的程度，即衰減程度。由相頻特性可以看出相位角偏移起始頻率也向低頻域移動。

（3）L₁=0.35mH，C=50uF，L₂=0.08mH ，改變R的值為0Ω、1Ω、2Ω時對比傳遞函數H(S)的伯德圖（如圖7所示）。

圖7 不同阻尼電阻參數bode圖

    由圖7幅頻特性可以看出阻尼R的增大，抑制諧振的能力越強，阻尼R值大了之后會導致在高頻域內雖然較大程度上的抑制了諧振峰值，但是高頻域的濾波性能變差；阻尼R值過小會導致抑制諧振能力不夠。由相頻特性可以看出增大阻尼R值會導致相位角偏移的速度在頻率升高時較為緩慢。

3  APF-LCL仿真結果

    建立三相三線APF仿真模型，諧波負載電流如圖8所示，為典型的非線性阻性負載諧波，THD含量為16.6%，主要包含5次、7次、11次、13次諧波。

圖8 典型阻性諧波負載

    未加LCL并網濾波功能，得到的補償后的THD含量為1.59%如圖9所示。

圖9 未加LCL的APF補償后網側電流

    可以看出10KHZ為200次諧波含量是比較高的，采用LCL后濾除效果如圖10所示，補償后的THD含量為0.95%，將200次（10KHZ）、400次（20KHZ）高頻開關次諧波給衰減了。

圖10 加LCL的APF補償后網側電流

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