在小功率逆變并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中,通常采用結(jié)構(gòu)簡單的單電感L 型濾波;但在大功率、低開關(guān)頻率場合,需要使用更大的電感值才能達到理想的諧波電流抑制效果,這樣不僅濾波器體積大而且增加了系統(tǒng)成本。相比于L 型濾波器,在達到相同的高頻諧波抑制效果時,LCL 型濾波器所需的總電感量比L 型濾波器小得多,并逐漸應(yīng)用于大功率、低開關(guān)
頻率的并網(wǎng)逆變器設(shè)備。由于LCL 濾波器本身是一個三階諧振電路,設(shè)計時需要確定三個參數(shù)(兩電感值和一電容值),各個參數(shù)對其濾波性能有著重要的影響。因此,LCL 型濾波器參數(shù)設(shè)計方法引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。
LCL 型濾波器原理分析
圖 1 為逆變器通過LCL 型濾波器接入電網(wǎng)的示意圖,假設(shè)LCL 均為無損耗理想元件,忽略電阻。其中uinv 為逆變器橋輸出電壓,采用SPWM 控制時,uinv 主要以基波為主,并含有開關(guān)頻率及開關(guān)頻率倍頻附近的高次諧波。
與L 型濾波器相比,LCL 濾波器是利用了電感與電容對不同頻率分量所呈現(xiàn)阻抗的差異性的特點,濾波器增加了濾波電容Cf 和網(wǎng)側(cè)濾波電感L2,高頻情況下電感支路的阻抗大,而電容支路阻抗則小,引入L2 和Cf 后可對含有高次諧波的逆變器橋輸出電流iinv 進行并聯(lián)阻抗分流,濾波電容Cf 為高頻部分提供低阻通路,從而有效降低注入電網(wǎng)電流ig 中的諧波電流分量。

LCL 型濾波器參數(shù)設(shè)計特點
對于配置LCL 濾波器的逆變器,由于濾波器參數(shù)的大小直接影響著系統(tǒng)整體性能,因此,在進行LCL 參數(shù)設(shè)計時通常會考慮以下要求:
(1)總電感量的限制。額定條件下的阻抗壓降需小于電網(wǎng)電壓的10%。
(2)對濾波器電容的限制。過大的濾波電容,將產(chǎn)生大量的無功損耗,降低了逆變器的整體功率處理能力。
(3)諧振頻率的設(shè)計限制。為了避免諧振頻率成為逆變器電流控制器設(shè)計的制約因素,一般要求設(shè)計的LCL 濾波器的諧振頻率在10 倍基頻和0.5倍開關(guān)頻率之間。
(4)采用無源阻尼電阻方案時,對阻尼電阻Rd 的限制。當(dāng)Rd 越大時,諧振峰降低越明顯,但濾波器的損耗也隨之增大,同時濾波器對高頻諧波的濾波性能也將降低,工程中對阻尼電阻一般取為諧振頻率處電容阻抗的1/3。
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