基于LCL集成滤波器的单相AC-DC变换器

李思奇¹，舒文彬¹，米春亭²，鲁思兆¹，邓钧君³

1. 昆明理工大学电力工程学院2. 美国圣地亚哥州立大学电气与计算机工程系3. 北京理工大学电动车辆国家工程实验室

摘 要：提出一种采用LCL集成滤波器结构的单相AC-DC变换器,在减小滤波器体积的基础上,进一步集成了共模滤波,可降低共模电磁干扰.设计了基于全状态反馈控制模型的电流环来抑制LCL滤波器在谐振频率点的震荡,保证控制的稳定性,并提高整流器响应带宽.使用卡尔曼状态观测器,在不增加外部传感器的情况下,获得状态反馈所需变量的最优估计值.电压环在比例积分（PI）控制器的基础上,通过直流侧功率计算得到交流侧电流前馈值,可在较小的PI参数下提高电压环的响应速度,从而降低直流电压二倍频波动对交流侧电流的畸变影响.变换器具有较高的响应带宽,还可作为主动滤波装置,滤除电网中的谐波电流.基于所提出的电路结构搭建了6k W的实验样机,通过仿真和实验验证了所提出电路及其相应算法的有效性.

关键词：LCL滤波器;卡尔曼状态观测器;状态反馈;AC-DC变换器;