基于图解法的LCL-LC型滤波器设计方法技术

本公开是关于一种基于图解法的LCL

【技术实现步骤摘要】
基于图解法的LCL
‑
LC型滤波器设计方法


[0001]本公开涉及电力电子领域，具体而言，涉及一种基于图解法的 LCL
‑
LC型滤波器设计方法。

技术介绍

[0002]抑制电流谐波污染是电能质量治理装置的重要功能，由于电能质量治 理装置采用的调制方式为PWM调制，会导致大量高次谐波进入电网，影 响对电能质量问题的治理效果，同时可能会对电网造成严重的电磁干扰， 因此所述电能质量治理装置需要设计合适的输出滤波器实现滤除高次谐 波的功能。LCL型滤波器、LLCL型滤波器、LCL
‑
LC型滤波器均由L型 滤波器发展而来，通过在电网侧电感与逆变器桥臂侧电感中间添加高通支 路，可以有效地滤除高次谐波。在相同体积、成本条件下，LCL
‑
LC型 滤波器性能可以得到极大提升，因此应用前景更好。
[0003]然而，由于LCL
‑
LC型滤波器对桥臂侧谐波电流分量要求更为严苛， 还需要考虑输出侧谐波电流衰减系数、工作频率范围等问题，LCL
‑
LC 型滤波器参数设计更为复杂。现有技术采用迭代验证求LCL
‑
LC型滤波 器参数的方法具有诸多不足：考虑不够全面导致设计效率低下，设定约 束条件时，无法考虑桥臂侧、电网侧谐波电流限制条件；多次试凑随机 性较大，由于较多的参数设计对应多元函数，且过多依赖工程经验选定 电感或者电容参数；不利于参数优化，即使得到电感、电容参数满足前 述约束条件，设计流程中仍然存在设定了部分参数(如根据经验值选取 电感或电容)为前提，这就导致滤波器参数设计仍然不够全面，不一定 是最优解等问题。
[0004]因此，需要一种或多种方法解决上述问题。
[0005]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本公 开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现 有技术的信息。

技术实现思路

[0006]本公开的目的在于提供一种基于图解法的LCL
‑
LC型滤波器设计方 法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一 个或者多个问题。
[0007]根据本公开的一个方面，提供一种基于图解法的LCL
‑
LC型滤波器 设计方法，包括：
[0008]基于LCL
‑
LC型滤波器的传递函数，建立以谐振角频率相对位置参考 值为横坐标，以总电容值为纵坐标的直角坐标系；
[0009]根据LCL
‑
LC型滤波器电网侧谐波电流最大值，确定谐振角频率衰减 因子比值的范围，根据电能治理装置针对谐波的补偿频率的最大值，确定 谐振角频率相对位置参考值的取值范围，并分别建立总电感值与谐振角频 率相对位置参考值对应关系的函数、总电容值与谐振角频率衰减因子比 值、谐振角频率相对位置参考值对应关系的函数；
[0010]根据所述总电感值与谐振角频率相对位置参考值对应关系的函数、总 电容值与
谐振角频率衰减因子比值、谐振角频率相对位置参考值对应关系 的函数在所述以谐振角频率相对位置参考值为横坐标，以总电容值为纵坐 标的直角坐标系中函数图像与坐标轴的包围图像区域中的交叉点，确定谐 振角频率衰减因子比值及谐振角频率相对位置参考值，进而计算出所述 LCL
‑
LC型滤波器的全部参数。
[0011]在本公开的一种示例性实施例中，所述基于LCL
‑
LC型滤波器的传 递函数，建立以谐振角频率相对位置参考值为横坐标，以总电容值为纵坐 标的直角坐标系还包括：
[0012]所述谐振角频率相对位置参考值
[0013]其中，ω
s
为开关频率处谐振角频率，ω
r_LCL
为LCL
‑
LC型滤波器中第一 个谐振角频率。
[0014]在本公开的一种示例性实施例中，所述根据LCL
‑
LC型滤波器电网 侧谐波电流最大值，确定谐振角频率衰减因子比值的范围还包括：
[0015]所述谐振角频率衰减因子比值
[0016]其中，H1为装置中桥臂侧的谐波电流在谐振角频率ω处的衰减因子， H2为滤波器输出侧谐波电流在谐振角频率ω处的衰减因子。
[0017]在本公开的一种示例性实施例中，所述方法还包括：
[0018]根据电网侧谐波电流的最大值，确定H2≤0.5％，根据滤波器桥臂侧 电流的最大值，确定H1≤10％，代入可得K≤20，考虑到H1、H2的变化范围，确定谐振角频率衰减因子比值K的范围为2≤K≤20。
[0019]在本公开的一种示例性实施例中，所述根据电能治理装置针对谐波 的补偿频率的最大值，确定谐振角频率相对位置参考值的取值范围还包 括：
[0020]根据国标规定，电能质量治理装置针对谐波的补偿频率为2
‑
50次， 即指令电流频率最大值为2500Hz，根据2hω
g
<ω
r_LCL
<0.5ω
s
准则，代入 可得λ取值范围为：4＜λ＜16，
[0021]其中，ω
g
为电网基波角频率，h为最高次谐波电流补偿次数。
[0022]在本公开的一种示例性实施例中，所述建立总电感值与谐振角频率 相对位置参考值对应关系的函数、总电容值与谐振角频率衰减因子比值、 谐振角频率相对位置参考值对应关系的函数还包括：
[0023]总电感值与谐振角频率相对位置参考值对应关系的函数为
[0024][0025]总电容值与谐振角频率衰减因子比值、谐振角频率相对位置参考值对 应关系的函数
[0026][0027]其中，L
T
为总电感值，C
T
为总电容值。
[0028]在本公开的一种示例性实施例中，所述根据所述总电感值与谐振角 频率相对位置参考值对应关系的函数、总电容值与谐振角频率衰减因子比 值、谐振角频率相对位置参考值对应关系的函数在所述以谐振角频率相对 位置参考值为横坐标，以总电容值为纵坐标的直角坐标系中函数图像与坐 标轴的包围图像区域中的交叉点，确定谐振角频率衰减因子比值及谐振角 频率相对位置参考值，进而计算出所述LCL
‑
LC型滤波器的全部参数还包 括：
[0029]根据总电容C
T
的预设限定条件，计算所述总电容C
T
的取值范围；
[0030]根据总电感L
T
的预设限定条件，计算所述总电感L
T
的取值范围；
[0031]根据所述总电感值与谐振角频率相对位置参考值对应关系的函数、总 电容值与谐振角频率衰减因子比值、谐振角频率相对位置参考值对应关系 的函数及总电容C
T
的取值范围、总电感L
T
的取值范围，通过基于约束条 件确定的图像包围范围内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图解法的LCL
‑
LC型滤波器设计方法，其特征在于，所述方法包括：基于LCL
‑
LC型滤波器的传递函数，建立以谐振角频率相对位置参考值为横坐标，以总电容值为纵坐标的直角坐标系；根据LCL
‑
LC型滤波器电网侧谐波电流最大值，确定谐振角频率衰减因子比值的范围，根据电能治理装置针对谐波的补偿频率的最大值，确定谐振角频率相对位置参考值的取值范围，并分别建立总电感值与谐振角频率相对位置参考值对应关系的函数、总电容值与谐振角频率衰减因子比值、谐振角频率相对位置参考值对应关系的函数；根据所述总电感值与谐振角频率相对位置参考值对应关系的函数、总电容值与谐振角频率衰减因子比值、谐振角频率相对位置参考值对应关系的函数在所述以谐振角频率相对位置参考值为横坐标，以总电容值为纵坐标的直角坐标系中函数图像与坐标轴的包围图像区域中的交叉点，确定谐振角频率衰减因子比值及谐振角频率相对位置参考值，进而计算出所述LCL
‑
LC型滤波器的全部参数。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于LCL
‑
LC型滤波器的传递函数，建立以谐振角频率相对位置参考值为横坐标，以总电容值为纵坐标的直角坐标系还包括：所述谐振角频率相对位置参考值其中，ω
s
为开关频率处谐振角频率，ω
r_LCL
为LCL
‑
LC型滤波器中第一个谐振角频率ω1修正之前的参数。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据LCL
‑
LC型滤波器电网侧谐波电流最大值，确定谐振角频率衰减因子比值的范围还包括：所述谐振角频率衰减因子比值其中，H1为装置中桥臂侧的谐波电流在谐振角频率ω处的衰减因子，H2为滤波器输出侧谐波电流在谐振角频率ω处的衰减因子。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据电网侧谐波电流的最大值，确定H2≤0.5％，根据滤波器桥臂侧电流的最大值，确定H1≤10％，代入可得K≤20，考虑到H1、H2的变化范围，确定谐振角频率衰减因子比值K的范围为2≤K≤20。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据电能治理装置针对谐波的补偿频率的最大值，确定谐振角频率相对位置参考值的取值范围还包括：根据国标规定，电能质量治理装置针对谐波...

【专利技术属性】
技术研发人员：周京华，景柳铭，张海峰，张贵辰，章小卫，朴政国，胡长斌，郭磊轩，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：发明
国别省市：