一种单相并网逆变器LCL滤波器设计方法技术

技术编号:13323208 阅读:350 留言:0更新日期:2016-07-11 09:51
本发明专利技术涉及并网逆变控制领域,具体涉及一种单相并网逆变器LCL滤波器设计方法。该方法是基于在不升高直流母线电压的前提下,在逆变器结构及调制方式确定的基础上,仅利用直流母线电压和并网电流即可以得到全部的LCL滤波器设计参数,即逆变器输出侧电感Li、电网侧电感Lg和滤波电容Cf,及谐振频率fres,完成LCL滤波器参数的设计。该LCL滤波器不仅能有效抑制开关频率处以及高次谐波,满足滤波性能的要求,而且能够降低并网逆变器直流母线电压的限制,实现较低直流母线电压下的逆变器并网运行;同时设计方法直观实效,计算简便,省去了反复试凑、迭代的步骤,简单快捷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及并网逆变控制领域,具体涉及一种单相并网逆变器LCL滤波器设计方法
技术介绍
随着环境污染和化石能源危机的不断加剧,清洁的可再生能源得到了快速的发展,其中太阳能、风能等新能源发电的并网控制研究更是备受国内外关注。并网逆变器作为新能源发电并网的关键装置,由于其一般采用高频的SPWM调制,将导致大量的高频谐波电流流入电网,对电网中的EMI敏感设备产生干扰,因此并网逆变器必须配备输出滤波器装置。相较于传统的L型滤波器,人们通常选择高频谐波抑制能力更强的LCL滤波器作为并网逆变器的滤波装置。对于不同的LCL滤波器设计方法,目前已有很多文献进行了详细地介绍。申请公布号为CN104242617A的中国专利,名称为《一种并网逆变器的LCL滤波器的参数设计方法》,该方法基于桥臂输出电压抑制比,在逆变器结构及调制方式确定的基础上,通过选取谐振频率和逆变器开关频率处的谐波衰减比例系数,完成对LCL保证对滤波性能的要求,同时通过优化设计使得滤波电感和滤波电容取值最小。申请公布号为CN102263417A的中国专利,名称为《光伏并网用逆变器中LCL滤波器混合阻尼参数设计方法》,该方法采用了主动阻尼和被动阻尼协同工作的方法对LCL滤波器的谐振进行抑制。主动阻尼部分采用滤波器电容电流反馈的控制方法,被动阻尼部分采用滤波电容串联阻尼电阻的方法。对于一个LCL滤波器,在保证足够的阻尼系数的情况下,计算被动阻尼所需的阻尼电阻大小,以及主动阻尼的反馈系数,并对设计的协同控制阻尼方案进行校验,并使阻尼电阻的损耗尽可能小。授权公告号为CN103078321A的中国专利,名称为《一种光伏并网与有源滤波统一控制的LCL滤波器的设计方法》,该方法首先确定LCL滤波器的总电感值LT、滤波电容值Cf以及谐振频率fres,然后根据它们三者的约束条件确定总电感值LT以及滤波电容Cf的上限值,最后推算得到Li、Ls、Cf。授权公告号为CN203859519U的中国专利,名称为《LCL滤波器以及风电并网无源滤波系统》,其技术特征为“一种LCL滤波器,包括逆变器侧电感、第一电解电容、第二电解电容以及网侧电感;所述第一电解电容的正极与第二电解电容的正极相接;所述第一电解电容的负极通过所述逆变器侧电感电学连接至所述LCL滤波器的输入端,所述第一电解电容的负极同时通过所述网侧电感电学连接至所述LCL滤波器的输出端;所述第一电解电容与第二电解电容轮流工作,实现对输入端接收到的输入电压的滤波。”授权公告号为CN203840192U的中国专利,名称为《一种并网逆变器输出滤波器》,其技术特征为“一种并网逆变器输出滤波器,其包括:无源滤波器,所述无源滤波器包括N个相互并联的滤波电容支路;串联在M个所述相互并联的滤波电容支路中的每一个滤波电容上的阻尼电阻,其中N和M均为正整数且1≤M≤N-1;以及并联在每一个所述阻尼电阻上的旁路电感。“以上这些系统和方法结构复杂,功耗大,而且需要反复迭代试凑才能达到设计要求。
技术实现思路
鉴于上述提出的技术问题,本专利技术的目的在于提供一种单相并网逆变器LCL滤波器设计方法,该方法在不升高直流母线电压的前提下,仅利用直流母线电压和并网电流即可以得到全部的LCL滤波器设计参数,从而实现逆变器的成功并网。为了解决以上提出的问题,本专利技术采用如下的技术方案:一种单相并网逆变器LCL滤波器设计方法,包括以下步骤:(1)设计单相并网LCL型逆变器拓扑结构;一种单相并网逆变器LCL滤波器,包括直流侧输入滤波电容Cdc,逆变器和滤波器,其中所述逆变器由四个单相全桥逆变器开关管S1~S4组成,相互电学连接在一起,用于将输入的直流电压udc逆变为交流电压;所述滤波器为LCL滤波器,包括逆变器输出侧电感Li、电网侧电感Lg和滤波电容Cf,所述逆变器输出侧电感Li电学连接至所述LCL滤波器的输入端,所述电网侧电感Lg电学连接至所述LCL滤波器的输出端;所述LCL滤波器的输入端耦接至所述逆变器,所述LCL滤波器的输出端耦接至电网;所述LCL滤波器对所述逆变器传输的交流电压进行滤波后,传输至电网。(2)根据给定的直流母线电压udc,并网电流的基波有效值Ig,并网电压的基波有效值Ug,电网基波角频率ω,逆变器并网功率P计算出所述LCL滤波器的最大的逆变器侧滤波电感值Limax; L i max = u d c 2 ωI g = u d c U g 2 ω P ]]>(3)确定所述LCL滤波器的逆变器输出侧电感Li:Li≤Limax同时满足 I i m i n = ( U g ωL i m 本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种单相并网逆变器LCL滤波器设计方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)设计单相并网LCL型逆变器拓扑结构:一种单相并网逆变器LCL滤波器,包括直流侧输入滤波电容Cdc,逆变器和滤波器,其中所述逆变器由四个单相全桥逆变器开关管S1~S4组成,相互电学连接在一起,用于将输入的直流电压udc逆变为交流电压;所述滤波器为LCL滤波器,包括逆变器输出侧电感Li、电网侧电感Lg和滤波电容Cf,所述逆变器输出侧电感Li电学连接至所述LCL滤波器的输入端,所述电网侧电感Lg电学连接至所述LCL滤波器的输出端;所述LCL滤波器的输入端耦接至所述逆变器,所述LCL滤波器的输出端耦接至电网;所述LCL滤波器对所述逆变器传输的交流电压进行滤波后,传输至电网;(2)根据给定的直流母线电压udc,并网电流的基波有效值Ig,并网电压的基波有效值Ug,电网基波角频率ω,逆变器并网功率P计算出所述LCL滤波器的最大的逆变器侧滤波电感值Limax:Limax=udc2ωIg=udcUg2ωP]]>(3)确定所述LCL滤波器的逆变器输出侧电感Li:Li≤Limax同时满足Iimin=(Ug&omega;Limax)2+(1-LgLi)2Ig2=2(Ugudc)2+(1-LgLi)2Ig]]>(4)计算出所述LCL滤波器的滤波电容Cf:Cf=1/ω2Li(5)确定所述LCL滤波器的谐振频率fres:为了避免LCL滤波器的谐振频率位于低频或高频段,影响电流控制器的设计,LCL滤波器的谐振频率应该大于10倍的电网频率fg,且小于开关频率fs的一半,即10fg<fres<fs/2;(6)确定所述LCL滤波器的电网侧滤波电感Lg:Li9999<Lg<Li99]]>...

【技术特征摘要】
1.一种单相并网逆变器LCL滤波器设计方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)设计单相并网LCL型逆变器拓扑结构:
一种单相并网逆变器LCL滤波器,包括直流侧输入滤波电容Cdc,逆变器和滤波器,其
中所述逆变器由四个单相全桥逆变器开关管S1~S4组成,相互电学连接在一起,用于将输入
的直流电压udc逆变为交流电压;所述滤波器为LCL滤波器,包括逆变器输出侧电感Li、电
网侧电感Lg和滤波电容Cf,所述逆变器输出侧电感Li电学连接至所述LCL滤波器的输入端,
所述电网侧电感Lg电学连接至所述LCL滤波器的输出端;所述LCL滤波器的输入端耦接
至所述逆变器,所述LCL滤波器的输出端耦接至电网;所述LCL滤波器对所述逆变器传
输的交流电压进行滤波后,传输至电网;
(2)根据给定的直流母线电压udc,并网电流的基波有效值Ig,并网电压的基波有效值Ug,
电网基波角频率ω,逆变器并网功率P计算出所述LCL滤波器的最大的逆变器侧滤波电感
值Limax:
L i max = u d c 2 ωI g = u d c U g 2 ω P ]]>(3)确定所述LCL滤波器的逆变器输出侧电感Li:
Li≤Limax同时满足
I i min = ( U g ωL i max ) 2 + ( 1 - L g ...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨艺云高立克张阁肖静肖园园梁朔郭敏
申请(专利权)人:广西电网有限责任公司电力科学研究院
类型:发明
国别省市:广西;45

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