一种无源阻尼LCL滤波电路及参数设计方法技术

本发明专利技术属于电子电路领域，公开了一种无源阻尼LCL滤波电路及参数设计方法，包括LCL滤波器，LCL滤波器包括第一滤波电感L1、第二滤波电感L2和滤波电容C，第一滤波电感L1和第二滤波电感L2串联，第一滤波电感L1和第二滤波电感L2中间并联一个滤波电容C，LCL滤波器的滤波电容C的支路串联有一个无源阻尼电路，无源阻尼电路为一个阻尼电感Ld、一个阻尼电容Cd和一个阻尼电阻Rd并联而成。本发明专利技术设计的无源阻尼LCL滤波电路及参数设计方法，相对于传统的无源阻尼方法，该方不但能有效抑制LCL滤波器谐振点的谐振，且不影响滤波器的高频性能，不增加很大的额外损耗，对整机效率影响很小。对整机效率影响很小。对整机效率影响很小。

【技术实现步骤摘要】
一种无源阻尼LCL滤波电路及参数设计方法


[0001]本专利技术属于电子电路领域，尤其涉及一种无源阻尼LCL滤波电路及参数设计方法。

技术介绍

[0002]LCL滤波器相较于LC滤波器具有谐波滤除效果好、体积小的特点，被广泛运用在中大功率逆变器中。然而，LCL滤波器存在谐振点谐振的问题，对滤波器的参数设计、谐振抑制的设计带来了一定挑战。
[0003]对LCL滤波器谐振进行抑制的方法分为有源型和无源型。无源型谐振抑制通过在LCL的L支路或C支路串/并联阻尼电阻来实现，方法简单，但会造成较大的固定损耗，不利于逆变器效率提高，且对滤波器的高频衰减性能有一定的影响。有源型谐振抑制的主要方法是虚拟阻抗法，读取电容的电流/电压或电网的电压，然后采用特定的算法在LCL的电容支路增加虚拟阻抗，实现对谐振的抑制，该方法对逆变器效率影响小，但要求硬件电路有额外的采样电路，且控制算法较复杂，会增加系统的设计复杂性。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种无源阻尼LCL滤波电路及参数设计方法,以解决上述的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的一种无源阻尼LCL滤波电路及参数设计方法的具体技术方案如下：
[0006]一种无源阻尼LCL滤波电路，包括LCL滤波器，所述LCL滤波器包括第一滤波电感L1、第二滤波电感L2和滤波电容C，所述第一滤波电感L1和第二滤波电感L2串联，所述第一滤波电感L1和第二滤波电感L2中间并联一个滤波电容C，所述LCL滤波器的滤波电容C的支路串联有一个无源阻尼电路，所述无源阻尼电路为一个阻尼电感Ld、一个阻尼电容Cd和一个阻尼电阻Rd并联而成。
[0007]进一步的，所述阻尼电容Cd的容值等于5～15倍的滤波电容C的容值。
[0008]进一步的，所述阻尼电阻Rd的阻抗等于1/3乘以滤波电容C在LCL谐振频率处的阻抗。
[0009]本专利技术还公开了一种无源阻尼LCL滤波电路的参数设计方法，包括如下步骤：
[0010]步骤1：按照普通LCL滤波器参数设计方法设计第一滤波电感L1，阻尼电容C和第二滤波电感L2的参数；
[0011]步骤2：根据公式求得LCL谐振频率f
res
；
[0012]步骤3：阻尼电容Cd的容值取5～15倍的滤波电容C的容值；
[0013]步骤4：阻尼电阻Rd的阻抗取1/3乘以滤波电容C在LCL谐振频率处的阻抗，根据公式求得阻尼电阻Rd的值；
[0014]步骤5：根据公式求得阻尼电感Ld的值。
[0015]进一步地，所述阻尼电容Cd的容值等于12.5倍的滤波电容C的容值。
[0016]本专利技术的一种无源阻尼LCL滤波电路及参数设计方法具有以下优点：本专利技术提出一种无源阻尼LCL滤波电路及参数设计方法，相对于传统的无源阻尼方法，该方不但能有效抑制LCL滤波器谐振点的谐振，且不影响滤波器的高频性能，不增加很大的额外损耗，对整机效率影响很小。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的RLC无源阻尼以及LCL滤波器电路图；
[0018]图2为LCL滤波器传递函数的波特图；
[0019]图3为在C支路串联加入一阻尼电阻Rd的传递函数的波特图；
[0020]图4为本专利技术的在C支路串联加入RLC阻尼电路的传递函数的波特图；
[0021]图5为本专利技术的阻尼电容Cd取5倍的滤波电容C的传递函数的波特图；
[0022]图6为本专利技术的阻尼电容Cd取12.5倍的滤波电容C的传递函数的波特图；
[0023]图7为本专利技术的阻尼电容Cd取15倍的滤波电容C的传递函数的波特图。
具体实施方式
[0024]为了更好地了解本专利技术的目的、结构及功能，下面结合附图，对本专利技术一种无源阻尼LCL滤波电路及参数设计方法做进一步详细的描述。
[0025]本专利技术的无源阻尼LCL滤波电路是在LCL滤波器的电容下端连接并联的一个阻尼电感Ld、一个阻尼电容Cd和一个阻尼电阻Rd，如图1所示，L1为LCL滤波器的第一滤波电感，L2为LCL滤波器的第二滤波电感，C为LCL滤波器的滤波电容，Ld、Cd、Rd分别是LCL无源阻尼电路的阻尼电感、阻尼电容、阻尼电阻。Uinv是逆变侧电压，Ug是电网侧电压，i1是逆变侧电流，i2是电网侧电流。第一滤波电感L1和第二滤波电感L2串联，第一滤波电感L1和第二滤波电感L2中间并联一个滤波电容C，滤波电容C的另一端串联一个无源阻尼电路，无源阻尼电路为一个阻尼电感Ld、一个阻尼电容Cd和一个阻尼电阻Rd并联而成。
[0026]电路的参数设计方法：
[0027]步骤1：按照一般的LCL滤波器参数设计方法设计第一滤波电感L1，阻尼电容C和第二滤波电感L2的参数；
[0028]步骤2：根据公式求得LCL谐振频率f
res
；
[0029]步骤3：阻尼电容Cd的容值取5～15倍的滤波电容C的容值；
[0030]步骤4：阻尼电阻Rd的阻抗取1/3乘以滤波电容C在LCL谐振频率处的阻抗，根据公式求得阻尼电阻Rd的值；
[0031]步骤5：根据公式求得阻尼电感Ld的值。
[0032]对比例和实施例：
[0033]对比例1：
[0034]普通LCL滤波器从输出电网电流i2到输入逆变器电压Uinv的传递函数如下：
[0035][0036]其谐振点公式如下：
[0037][0038]LCL滤波器传递函数的波特图如图2所示。由波特图可见传递函数的增益幅值在其LCL谐振频率附近有一尖峰，这会导致输出电流谐振。
[0039]对比例2：
[0040]采用传统的无源阻尼方法，LCL滤波器在滤波电容C支路串联加入一阻尼电阻Rd，传递函数的波特图变为如图3所示。其中蓝色曲线为加入阻尼电阻Rd后的增益幅值，红色曲线为未加入阻尼电阻Rd的增益幅值。可见加入阻尼电阻Rd后滤波器传递函数增益幅值在谐振频率处被抑制到零点以下，逆变器的电网侧电流i2不会发生谐振。但阻尼电阻Rd的加入同时减弱了滤波器的高频衰减特性。
[0041]实施例：
[0042]在加入本专利技术所提出的RLC阻尼电路后，LCL滤波器的波特图如图4所示。其中红色曲线是未加阻尼的传递函数增益幅值，蓝色曲线是加入LCR阻尼的传递函数增益幅值，可见加入LCR阻尼电路后滤波器传递函数增益幅值在谐振频率处被抑制到零点以下，逆变器的电网侧电流i2不会发生谐振。同时，在高频段Rd被Cd短路，滤波器的高频衰减特性并不会受到抑制。另一方面，在低频段Rd被Ld短路，因而Rd上不会产生功耗，Rd的功耗仅产生在谐振频率附近的频段，Rd上的总功耗远小于仅使用Rd的无源阻尼方法。
[0043]实施例1：
[0044]以一30kw并网逆变器为例：
[0045]1.其LCL滤波器的参数为L1＝530uH，L2＝30uH，C＝8uF，
[0046]2.计算LCL谐振频率：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无源阻尼LCL滤波电路，包括LCL滤波器，所述LCL滤波器包括第一滤波电感L1、第二滤波电感L2和滤波电容C，所述第一滤波电感L1和第二滤波电感L2串联，所述第一滤波电感L1和第二滤波电感L2中间并联一个滤波电容C，其特征在于，所述LCL滤波器的滤波电容C的支路串联有一个无源阻尼电路，所述无源阻尼电路为一个阻尼电感Ld、一个阻尼电容Cd和一个阻尼电阻Rd并联而成。2.根据权利要求1所述的无源阻尼LCL滤波电路，其特征在于，所述阻尼电容Cd的容值等于5～15倍的滤波电容C的容值。3.根据权利要求1所述的无源阻尼LCL滤波电路，其特征在于，所述阻尼电阻Rd的阻抗等于1/3乘以滤波电容C在LCL谐振频率处的阻抗。4.一种利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：王克柔，刘超厚，
申请(专利权)人：浙江艾罗网络能源技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：