一种基于改进型LLCL滤波器的并网逆变电路制造技术

本实用新型专利技术提出了一种基于改进型LLCL滤波器的并网逆变电路，其中并网逆变器通过改进型的LLCL滤波器与电网相连接，改进型的LLCL滤波器包括第一滤波电感、第二滤波电感和谐振抑制支路，而谐振抑制支路由Lf-Cf串联谐振支路和Cd阻尼支路并联构成。取逆变器侧电流作为外环电流反馈，取Cd阻尼支路电流作为内环电流来抑制谐振峰，保证系统正常运行，并有效解决了阻尼电阻上的功率损耗和散热问题，提高了并网逆变器系统的整机效率。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电网变换器的控制
，尤其涉及一种基于改进型LLCL滤波器的并网逆变电路的有源阻尼法。
技术介绍
近年来，新能源的并网问题得到学术界的广泛关注。并网逆变器是并网电路中很重要的一环，采用PWM调制方法的并网逆变器具有单位功率因数、能量双向流动等优点，但是同时也会产生开关频率次的谐波，给电网带来谐波污染，甚至严重影响电气设备的正常运行和工作。为抑制并网逆变器所带来的高频谐波，可在逆变器和电网连接处加入低通滤波器，其中LCL滤波器优势较明显。近年，在LCL滤波器的基础上又发展出了一种新型高阶滤波器LLCL型滤波器，它用一个L-C谐振支路代替原有的电容支路，以消除开关频率次谐波。与LCL滤波器相比，LLCL滤波器要达到相同的滤波效果所需的电网侧电感值更小，并不会给控制带来额外困难。然而，作为一种高阶滤波器，LLCL滤波器与LCL滤波器一样存在正谐振峰，在谐振电流的激发下，可能会导致变换器控制的不稳定，进而引起系统谐振问题。为抑制谐振峰来保证系统的稳定，通常采用无源或有源阻尼方法。最简单的方法是在L-C支路上串联一个电阻。也可以通过并联Rd-Cd阻尼支路的方法，对于LLCL滤波器，有两种并联方法。三种无源阻尼法分别如图(2)所示，其中将Rd-Cd阻尼支路与L-C谐振支路并联能够更好地滤除开关次谐波，同时它在高频段也具有更好的滤波效果。但是，由于Rd-Cd阻尼支路中的阻尼电阻Rd的存在不仅需要消耗一定的有功功率，造成不必要的能量损失，同时也给系统的散热带来了一定的问题，尤其是大功率应用场合，往往需要为阻尼电阻设计专门的冷却装置。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足，为了在不影响滤波效果的前提下，本技术引入了一种基于改进型LLCL滤波器的并网逆变电路的有源阻尼法，即去掉阻尼电阻Rd，通过取逆变器侧电流i1作为外环电流反馈并取Cd阻尼支路电流ic1作为内环电流来抑制谐振峰。同时对这种有源阻尼法的相关控制参数设计进行了详细地分析与推导。为解决上述技术问题，本技术采用如下的技术方案：一种基于改进型LLCL滤波器的并网逆变电路，所述并网逆变器通过改进型的LLCL滤波器与电网相连接，所述改进型的LLCL滤波器包括第一滤波电感L1、第二滤波电感L2和谐振抑制支路；所述谐振抑制支路由Lf-Cf串联谐振支路和Cd阻尼支路并联构成，其中所述并网逆变器通过第一滤波电感L1与Cd阻尼支路相连接，电网则通过第二滤波电感L2与Lf-Cf串联谐振支路相连接；进一步地，所述并网逆变器包括光伏并网逆变器、风力发电并网逆变器；进一步地，所述Lf取值为77μH；进一步地，所述Cf和Cd取值为2μf；进一步地，所述第一滤波电感L1取值为1.2mH；进一步地，所述第二滤波电感L2取值为0.22mH。与现有技术相比，本技术具有以下优点和有益效果：1、与LCL滤波器相比，本技术所提出的改进型LLCL滤波器并不会对系统造成额外的控制困难，并且能够达到更好的滤波效果，优势更明显。2、与带有Rd-Cd阻尼支路的LLCL滤波器相比，本技术所提出的改进型LLCL滤波器去掉了Rd阻尼电阻，避免了阻尼电阻所引起的能量损耗和散热等问题，通过引入有源阻尼法取得了更好的滤波效果，有效地抑制了谐振峰，使系统能稳定正常运行。附图说明图1(a)为简化的简化的基于LCL滤波器的并网逆变电路原理图，(b)为简化的基于LLCL滤波器的并网逆变电路原理图，(c)为两种电路传递函数对应的伯德图；图2分别为LLCL滤波器的三种无源阻尼法及对应的伯德图；图3为本技术提出的基于改进型LLCL滤波器的并网逆变电路原理图；图4为基于改进型LLCL滤波器的并网逆变电路的系统控制框图；图5为基于改进型LLCL滤波器的并网逆变电路的开环传递函数伯德图；图6为基于改进型LLCL滤波器的并网逆变电路的闭环传递函数零极点图。附图中各符号及标识说明：E-逆变器输入电压；ui-逆变器输出电压；ug-电网电压；uc-LLCL滤波器谐振抑制支路电压；Sa1、Sb1、Sa2、Sb2-绝缘栅双极型晶体管；L1-第一滤波电感；i1-逆变器侧电流；L2-第二滤波电感；i2-电网侧电流；Cf-串联谐振支路电容；Lf--串联谐振支路电感；ic2-串联谐振支路电流；Cd-阻尼支路电容；Rd-阻尼支路电阻；ic1-阻尼支路电流；i12-阻尼支路和串联谐振支路的中间电流；-基准电流；GPI-外环电流i1的比例积分控制器参数；kc-内环电流i2的比例参数。具体实施方式下面结合附图和具体实施对本技术做进一步阐述。为了进一步了解LLCL滤波器的性能优势，先将其与传统的LCL滤波器进行比较，两者的简化电路分别如图1(a)、(b)所示。其中LLCL滤波器的Lf-Cf谐振支路可以通过Lf、Cf的串联谐振在特定频率处达到零阻抗，而这个特定频率通常被设在开关频率，以消除开关频率次谐波。为进一步探讨两种滤波器的特性，由图1(a)、(b)可以推导出滤波器的传递函数，式(1)为LLCL滤波器的传递函数，其中当Lf＝0时，即可得到LCL滤波器的传递函数。Gui→i2(s)=i2(s)ui(s)|ug(s)=0=LfCfs2+1Ls((α(1-α)L+Lf)Cfs2+1)---(1)]]>其中，L＝L1+L2，L1＝αL。表一所示为部分LLCL滤波器参数。表一当两种滤波器中除了Lf以外的所有参数都选取相同时，传递函数对应的伯德图如图1(c)所示。由图可知，在0.5倍开关频率以下，两者的频率特性基本相同，因此与LCL滤波器相比，LLCL滤波器并不会对系统造成额外的控制困难。而LLCL滤波器在开关频率处的负谐振峰使得其相对于LCL滤波器能达到更好的滤波效果。因此，相比于LCL滤波器，LLCL滤波器的优势更明显。作为一种高阶滤波器，LLCL滤波器需要通过阻尼方法抑制谐振峰。最简单的方法是在L-C支路上串联一个电阻，如图2(a)所示。也可以通过并联Rd-Cd阻尼支路的方法，对于LLCL滤波器，有两种并联方法，分别如图2(b)、(c)所示。三种无源阻尼法传递函数的伯德图如图2(d)所示。第一种阻尼方法能够更加有效地抑制正谐振峰，但是它的负谐振峰同样被抑制。同样的，第三种阻尼方法也存在负谐振峰被抑制的问题。与这两种阻尼方法相比，第二种阻尼方法能够更好地滤除开关次谐波，同时它在高频段也具有更好的滤波效果。但是，由于阻尼电阻Rd的存在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于改进型LLCL滤波器的并网逆变电路，其特征在于，所述并网逆变器通过改进型的LLCL滤波器与电网相连接，所述改进型的LLCL滤波器包括第一滤波电感L1、第二滤波电感L2和谐振抑制支路；所述谐振抑制支路由Lf‑Cf串联谐振支路和Cd阻尼支路并联构成，其中所述并网逆变器通过第一滤波电感L1与Cd阻尼支路相连接，电网则通过第二滤波电感L2与Lf‑Cf串联谐振支路相连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于改进型LLCL滤波器的并网逆变电路，其特征在于，所述并网逆变器通过改进型的LLCL滤波器与电网相连接，所述改进型的LLCL滤波器包括第一滤波电感L1、第二滤波电感L2和谐振抑制支路；所述谐振抑制支路由Lf-Cf串联谐振支路和Cd阻尼支路并联构成，其中所述并网逆变器通过第一滤波电感L1与Cd阻尼支路相连接，电网则通过第二滤波电感L2与Lf-Cf串联谐振支路相连接。
2.根据权利要求1所述的并网逆变电路，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：古金茂，王新庆，张军兆，张强，朱妙玲，陈宁，李晓亮，段美珠，
申请(专利权)人：北京星航机电装备有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11