[发明专利]一种采用集成电感的LCL滤波器

说明书

技术领域

本发明属于电力电子装置设计领域，更具体地，涉及的是一种采用集成电感的LCL滤波器，该LCL滤波器可应用于单相或三相并网逆变器中，能有效减小磁芯体积，提高并网逆变器的功率密度。

背景技术

图1为单相LCL型并网逆变器的主电路。LCL型并网逆变器包括直流源1、单相逆变桥2、单相LCL滤波器3和单相电网4。其中，单相逆变桥2由开关管S₁～S₄和续流二极管D₁～D₄组成，单相LCL滤波器3由逆变器侧电感L₁、滤波电容C和网侧电感L₂组成，电感L₁的输入端与逆变器桥臂中点相连接，电感L₁的输出端与电容C和电感L₂的输入端相连接，电感L₂的输出端与单相电网4相连接。对于电感L₁和L₂，一般采用单独的磁芯来绕制，如图2所示，电感L₁采用一副UI型磁芯5₁，UI型磁芯5₁由U型磁芯6₁和I型磁芯7₁组成，电感L₁的绕组N₁8绕在U型磁芯6₁上。在图3中，电感L₂采用另一副UI型磁芯5₂，UI型磁芯5₂由U型磁芯6₂和I型磁芯7₂组成，电感L₂的绕组N₂9绕在U型磁芯6₂上。图中斜线部分表示气隙10，虚线标明了磁通的流向，Ф_L1为绕组N₁8交链的磁通，Ф_L2为绕组N₂9交链的磁通。

图4为三相LCL型并网逆变器的主电路。LCL型并网逆变器包括直流源1、三相逆变桥11、三相LCL滤波器12和三相电网13。其中，三相逆变桥11由开关管S₁～S₆和续流二极管D₁～D₆组成，三相LCL滤波器12由逆变器侧电感L₁、滤波电容C和网侧电感L₂组成，电感L₁的输入端与逆变器桥臂中点相连接，电感L₁的输出端与电容C和电感L₂的输入端相连接，电感L₂的输出端与三相电网13相连接。在三相三线制系统中，三相电感可以绕制在一副磁芯上，如图5所示，电感L₁采用一副三相EI型磁芯14₁，三相EI型磁芯14₁由三相E型磁芯15₁和I型磁芯7₃组成，电感L₁的三个绕组N₁8分别绕在三相E型磁芯15₁的三个磁柱上。在图6中，电感L₂采用另一副三相EI型磁芯14₂，三相EI型磁芯14₂由三相E型磁芯15₂和I型磁芯7₄组成，电感L₂的三个绕组N₂9分别绕在三相E型磁芯15₂的三个磁柱上。图中斜线部分表示气隙10，虚线标明了磁通的流向，Φ_1a、Φ_1b和Φ_1c分别为三个绕组N₁8交链的磁通，Φ_2a、Φ_2b和Φ_2c分别为三个绕组N₂9交链的磁通。

电感L₁和L₂分别使用分立磁芯时，需要的磁芯数量较多，体积较大。这导致并网逆变器的成本较高，功率密度低。

发明内容

为了克服分立电感体积大的缺点，本发明提供一种采用集成电感的LCL滤波器，采用集成电感可以有效减小磁芯体积，提高并网逆变器的功率密度。