[发明专利]滤波器及其设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种滤波器及其设计方法，尤其涉及一种用于新型能源发电系统中的滤波器。

背景技术

新型能源的开发是全球一重大课题。用新型能源发电(例如风力发电和光伏发电)不仅能逐步解决能源枯竭问题，也帮助解决环境污染问题。但是，新型能源发电往往会向电网注入了大量谐波和无功功率。为解决之一问题，通常将滤波器连接在电网与逆变器之间滤去大量谐波。图1用于说明一种新型能源发电变流装置系统的拓扑结构示意图。如图所示，变流装置30包括逆变器305。变流装置30的输入端连接新型能源发电机40，变流装置30的输出端连接三相交流电网10。三相交流电网10包括U_a，U_b和U_c三相。滤波器20连接在电网10与变流装置30之间，用以降低输入电网的谐波数量。滤波器20包括滤波单元F_a，F_b和F_c，分别与U_a，U_b和U_c相连接。

在新能源发电领域中，电网电压在通常情况下是较为稳定的，其谐波含量较少，故在该领域，需选对电流谐波效果明显的滤波器。现有的滤波器的设计方案中，缺乏理论模型和标准设计方法，通常，滤波器中的相关参数需要根据工程师的经验反复试验决定。此外，现有的滤波器的电能转换效率不够高，总谐波失真(以下简称THD)不够小，系统不够稳定可靠，容易产生谐振现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种电能转换效率高达99％，THD约等于1％，符合各谐波治理标准的滤波器及其设计方法。

本发明提供一种用于过滤逆变器的滤波器，包括：至少一组滤波单元，所述滤波单元包括：第一电抗L_i；与所述第一电抗串联的第二电抗L_g；一端与所述第二电抗L_g等效并联的阻尼电阻；以及等效电容，一端与所述阻尼电阻的另一端连接，其另一端与另一组滤波单元的等效电容连接；其中，所述第一电抗L_i的电抗值和所述第二电抗L_g的电抗值在下列范围内：

20f1≤12πLg+LiLgLiC≤fsw/2,]]>

12％pu≤L_i+L_g≤15％pu，

2≤L_i/L_g≤3，

其中，C为等效电容，f₁为逆变器输出基波频率，f_sw为逆变器内绝缘栅双极晶体管的开关频率，pu为相电压压降。

本发明还提供一种滤波器的设计方法，该滤波器包括：第一电抗L_i；与所述第一电抗串联的第二电抗L_g；一端与所述第二电抗L_g等效并联的阻尼电阻；以及一端与所述阻尼电阻的另一端连接的等效电容，第一电抗L_i的电抗值和第二电抗L_g的电抗值由下列公式确定：