[发明专利]适应电网电抗变化的并网逆变器滤波器参数设计方法

说明书

本发明公开了一种适应电网电抗变化的并网逆变器滤波器参数设计方法。现有的LCL和LLCL滤波器的设计方法主要考虑并网电流谐波标准，而本发明进一步考虑到同时包含电感和电容的电网条件，通过基于阻抗的逆变器模型，利用无源性的概念来设计LCL和LLCL滤波器。该设计方法不仅能够满足并网电流谐波标准，还能使基于LCL和LLCL滤波器的逆变器系统在电网电感和电容的大范围变化下仍然能够保持稳定运行，具有更强的实用性和有效性。

技术领域：

本发明涉及并网滤波器，具体是一种适应电网电抗变化的并网逆变器滤波器参数设计方法。

背景技术：

随着社会经济的发展，环境污染问题日趋严重，传统化石能源日益紧张，清洁的可再生能源(如太阳能、燃料电池、风能、潮汐能等)发电技术越来越受到人们的关注，因此分布式功率发电系统得到大力发展。同时考虑到“绿色”电网的要求，PWM(脉冲宽度调制)整流，PFC(功率因数校正)电路，有源电力滤波器等装置的使用也越来越普遍。为了防止过量开关次电流谐波注入公共电网，通常在这些电力电子变换装置与公共电网之间连接一个LCL或者LLCL滤波器。LLCL滤波器是LCL滤波器的改进型，在滤波电容上增加一个很小的谐振电感，目的是为了减小电网侧电感量，从而减小滤波器的总体积和成本，同时两者在控制上几乎没有任何差别。

但是截止目前为止，传统的滤波器设计方法通常只考虑满足并网电流谐波要求，而没有考虑到实际的电网条件。然而，实际电网较为复杂，同时存在电网电感和电容，并且在分布式功率发电系统中，其等效电网电抗会大范围变化。因此如何设计能够适应电网电抗大范围变化的LCL和LLCL滤波器成为急需解决的问题。

发明内容：

本发明的目的就是要解决电网存在电容并且其电网电抗变化时，LCL和LLCL滤波器缺乏有效参数设计方法的问题。

为了实现上述发明目的，按照以下步骤进行：

步骤1：根据下述公式可以计算到变压器的漏感L_leak，即为最小的电网电感参数值L_{g_min}；

式中，x为变压器短路电感。

步骤2：根据传统的滤波器参数设计方法，初始化以下滤波器参数值：L₁、L₂、C_total，

L₁为滤波器的桥臂侧电感；

L₂为滤波器的电网侧电感；

C_total为滤波器的总电容；

步骤3：根据步骤2得到的滤波器参数值，分别计算LCL滤波器的滤波电容C_{f_LCL}和LLCL滤波器的谐振电容C_{f_LLCL}及谐振电感L_f：

对于LCL滤波器，滤波电容C_{f_LCL}可以按照如下公式确定：

对于LLCL滤波器，谐振频率设置在开关频率f_s处，那么谐振电容C_{f_LLCL}和谐振电感L_f可以按照如下公式确定：

式中，λ是数字控制系统的延时时间系数。

步骤4：为了防止逆变器输出导纳和电网导纳的交互点落入非无源区间二，将总电容C_total中分裂出一个电容作为最小的网侧电容C_{g_min}，可以根据下述公式计算；