[发明专利]一种LCL滤波器无源阻尼电路

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子装置技术领域，特别是涉及一种可再生能源并网逆变器系统中LCL滤波器的无源阻尼电路。

背景技术

为防止新能源分布式发电系统（光伏发电、风力发电、燃料电池发电等）中并网逆变器的PWM脉宽调制过程产生的高频谐波污染电网，并网逆变器与电网之间需要连接无源低通滤波器。传统滤波器一般采用单电感，即L滤波器。L滤波器结构简单、控制方便，增大电感值可有效改善滤波效果，但同时也导致滤波器体积增大，并且影响系统动态性能。相比L滤波器，LCL型滤波器的滤波电容对高频电路相当于短路，在相同总电感值的情况下滤除高次谐波的效果要明显好于L型滤波器（在同样滤波效果的情况下LCL型滤波器的总电感值要明显小于L型滤波器），因此在低开关频率或小电感值的情况下仍然能够获得高质量的入网电流波形，而且能够保持系统良好的动态响应速度。

然而，由于LCL滤波器是一个三阶环节，其频率响应存在一个固有谐振峰，谐振极点的引入威胁着并网系统的安全稳定运行，因此对并网电流控制技术提出了更高的要求。为克服系统的欠阻尼甚至无阻尼特性，一个常见的解决方案是采用有源阻尼技术，该方法是通过在并网电流控制回路中引入额外的反馈控制策略来实现滤波器谐振尖峰的抑制，进而保证系统稳定可靠运行，但额外增加的复杂反馈控制策略或电压电流传感器增加了系统成本，同时也降低了系统的可靠性和鲁棒性。具有实现简单、成本低廉、系统功率损耗小等优点。另一个实用的解决方案是采用无源阻尼技术，通常是在LCL滤波器电容支路上串联或并联一个阻尼电阻以改善系统的阻尼特性，无源阻尼技术具有实现简单、成本低廉等优点，但同时也引入了额外的系统功率损耗。滤波电容串联电阻无源阻尼方法引入的功率损耗不大，但是降低了LCL滤波器的高频谐波衰减能力；而滤波电容并联电阻无源阻尼方法虽然不影响LCL滤波器的高频谐波衰减能力，但是会引入非常大的功率损耗，影响了整机效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有LCL滤波器无源阻尼技术功率损耗和高频谐波衰减效果之间的矛盾和不足，提供一种采用电感、电阻相结合实现兼顾LCL滤波器谐振尖峰抑制和滤波器高频衰减特性的LCL滤波器无源阻尼电路。

为达到上述目的，本发明的构思是：在LCL滤波器滤波电容支路串联由两个电感L_d1、L_d2和一个电阻R_d构成的无源谐振阻尼电路，实现滤波器谐振尖峰的有效抑制，要求L_d1、L_d2和C_f所组成电路网络的串联谐振频率与并网逆变器PWM调制技术的载波频率相同，要求阻尼电感L_d1和L_d2的总电感值（体积和成本）远小于逆变器侧滤波电感L_inv和网侧滤波电感L_g的总电感值。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种LCL滤波器无源阻尼电路，包括两个阻尼电感L_d1和L_d2和一个阻尼电阻R_d。其特征在于：阻尼电感L_d2和阻尼电阻R_d并联后再与阻尼电感L_d1串联，阻尼电感L_d1上端连接至LCL滤波器的滤波电容C_f支路的输出节点D，阻尼电感L_d1下端连接至节点E，L_d2R_d并联电路上端连接至节点E，L_d2R_d并联电路下端连接至与逆变器及电网的负极公共节点F。

所述阻尼电感L_d1、阻尼电感L_d2及滤波电容C_f组成电路网络的串联谐振频率与并网逆变器PWM调制技术的载波频率相同。

所述阻尼电阻R_d对LCL滤波器谐振尖峰进行抑制。