[发明专利]一种带有一组串联谐振支路的逆变器输出滤波器

说明书

技术领域：

本发明涉及PWM逆变器输出滤波器，具体涉及一种带有一组串联谐振支路的逆变器输出滤波器。

技术背景：

传统的逆变器输出滤波器主要采用LCL型滤波器，用以滤波滤波器产生的PWM（脉宽调制）开关频率及其整数倍频率谐波，以满足电网标准对逆变器输出电流的谐波要求。然而受到开关器件和损耗的限制，开关频率无法做的很高，为了可以有效的滤除以开关频率为主要成分的逆变器输出电流谐波，必须使用较低截止频率的LCL型滤波器，从而造成滤波器成本较高。

中国发明专利（CN102468651A）公开了一种“特定频率电流旁路的滤波器”，该滤波器是在传统的L型滤波器的基础上，增加了一个串联谐振支路，该谐振支路的谐振频率等于电感电流纹波频率或者其整数倍，为电感纹波电流提供旁路通道，以减小电感量的目的。然而该滤波器难以实现谐振频率的阻尼，同时电感电流中的纹波包含多个频率分量，该滤波器仅具有一个串联谐振支路，因而仅可以提供一个频率分量的电感纹波电流旁路通道。同时，该滤波器高频段以-20dB进行衰减，高频段衰减速率不够高，参数还有继续减小的可能性。

中国发明专利（CN102801292A）公开了一种“采用LLCL型滤波器的限制反向恢复电流的准谐振变流器”。该发明公开了一种LLCL型滤波器。该滤波器是在传统的LCL型滤波器的基础上，增加了一个串联谐振支路，为主要谐波电流提供旁路通道，从而降低滤波器总电感量。然而该滤波器无法同时提供逆变器所需的载波频率和两倍频的双电流旁路通道，使得逆变器输出电流波形失真。

发明内容：

为解决上述问题，本发明提出一种带有一组串联谐振支路的逆变器输出滤波器，该滤波器在传统的LCL滤波器的基础上，增加了N个串联谐振支路，来降低滤波器成本；使用成本低廉的串联谐振支路，来提供逆变器开关频率及其整数倍频率谐波的旁路通道，使得LCL型滤波器只需要滤除频率较高且幅值较小的N+1倍以及以上的开关频率谐波，从而可以提高滤波器的截止频率，进而减小滤波器的电感值，减小滤波器成本。

本发明采用的技术方案如下：

一种带有一组串联谐振支路的逆变器输出滤波器，包括电感L₁、电感L₂和电容C_d，其中电感L₁与逆变器输出桥臂侧相接，电感L₂的一端与电感L₁相连，另一端作为滤波器输出与电网相连，电容C_d与电感L₁并联，其特征在于：本滤波器还包括由N条串联谐振支路构成的一组串联谐振支路组，任意一条串联谐振支路均包括彼此串联的电感L_f与电容C_f，所述N条串联谐振支路之间彼此并联，且所述串联谐振支路均与电容C_d并联。

本滤波器还包括阻尼电阻R_d，所述电容C_d与阻尼电阻R_d串联后与电感L₁并联。

所述的串联谐振支路上还包括一个电阻R_f，该电阻R_f与电感L_f、电容C_f串联。

所述N条串联谐振支路中第i条串联谐振支路的谐振频率与逆变器开关频率的i次倍数相同，所述i为自然数，且i≤N。

由于采用了上述技术方案，本发明解决了发明专利（CN102468651A）“特定频率电流旁路的滤波器”中谐振频率难以阻尼和高频衰减能力差的问题。本发明具有多个串联谐振支路，可以提供逆变器所需的波频率和两倍频的双电流旁路通道，克服了发明专利（CN102801292A）公开了一种“采用LLCL型滤波器的限制反向恢复电流的准谐振变流器”所具有的缺点。

本发明所提的一种带有一组串联谐振支路的逆变器输出滤波器中的串联谐振支路组可以有效的滤除前N倍开关频率谐波，所以所述的LCL型滤波器主要用来滤除N+1倍及其以上整数倍开关频率谐波，与传统的LCL型逆变器输出滤波器相比，在相同的滤波特性下，所使用的电感参数可以大为降低，从而减小滤波器成本。

附图说明

图1为本发明第一个实施例的滤波器电路原理图。

图2为本发明第二个实施例的滤波器电路原理图。

图3为传统LCL型滤波器网侧电流FFT分析仿真图。

图4为本发明中滤波器网侧电流FFT分析仿真图。

具体实施方式