[实用新型]新型电力电子低损耗阻尼谐振滤波器

说明书

本实用新型公开了一种能够广泛应用于电力电子设备逆变电路的低损耗阻尼谐振滤波器结构。本实用新型包含了与逆变单元连接的电感L1，与电网连接的L2，谐振频率为开关频率整数倍的谐振支路(L3C1支路与L4C2支路)，R1C3阻尼支路，以及各个支路之间的组合关系与各器件参数设计。本实用新型的滤波器结构主要利用谐振吸收开关频率的电流纹波，滤波效果非常理想，阻尼环节损耗小，恶劣电网的瞬态冲击电压耐受力强。

技术领域

本实用新型涉及一种滤波器，特别涉及一种新型电力电子低损耗阻尼谐振滤波器。

背景技术

随着新能源的发展，光伏逆变器、储能变流器、有源电力滤波器等大功率逆变器开始广泛应用于电力系统中。逆变器通常采用PWM方式输出调制脉冲电压，经过输出滤波器过滤高频纹波，实现连续的电流输出。

当前的逆变器设备中普遍采用的是简单LCL滤波器结构，LCL滤波器属于三阶滤波器，在高频段具有较强的谐波衰减能力，但同时也存在容易谐振的问题。在一些大功率中频炉，直流调速等工厂电网环境中，存在一些幅值高达200V以上，脉宽仅为200us左右的尖峰电压脉冲，LCL滤波器由于脉冲响应收敛慢，震荡幅值高，常导致逆变器无法正常工作，甚至损坏滤波电容。

因此，需要设计一种稳定性好，脉冲响应快速收敛，同时开关频率纹波滤波效果好的滤波器。

实用新型内容

为了克服背景技术的不足，本实用新型提供一种在恶劣电网环境下稳定性高的新型电力电子低损耗阻尼谐振滤波器。

本实用新型所采用的技术方案是：新型电力电子低损耗阻尼谐振滤波器，包括有与逆变单元连接的主回路逆变侧电感L1、与电网连接的电网侧电感L2、谐振支路及R1C3阻尼支路，所述的谐振支路包括有L3C1支路及L4C2支路，谐振支路用R1C3阻尼支路并联接于主回路逆变侧电感L1及电网侧电感L2之间。

本实用新型进一步设置为：谐振支路谐振频率为逆变单元开关频率Fk整数倍，L3C1支路谐振频率为1倍开关频率，L4C2支路谐振频率为2倍开关频率。

本实用新型进一步设置为：谐振支路谐振频率为逆变单元开关频率Fk的1倍和2倍。

本实用新型进一步设置为：L3C1支路电感及L4C2支路的感量为1/4*L2至1*L2。

本实用新型进一步设置为：所述的R1C3阻尼支路与电网侧电感L2形成一个谐振环。

本实用新型进一步设置为：R1C3阻尼支路与电网侧电感L2的谐振频率Fr小于1/2逆变单元开关频率Fk。

本实用新型进一步设置为：R1C3阻尼支路与电网侧电感L2的谐振频率Fr取值为逆变单元开关频率的1/2Fk至1/4Fk。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的滤波器结构主要利用谐振吸收开关频率的电流纹波，滤波效果非常理想，阻尼环节损耗小，恶劣电网的瞬态冲击电压耐受力强，稳定性高。

下面结合附图对本实用新型实施例作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型的电路图；

图2为本实用新型中三电平直流母线电压设定750V，单相交流电压有效值设定220V得到的电流波形图；

图3为本实用新型中逆变电路输出电流波形图；

图4为本实用新型中经过滤波器滤波后的波形图；

图5为本实用新型中滤波器脉冲电压冲击状态图；

图6为对比1中LCL的电路图；

图7-图8为对比1中LCL结构中C设计为15uF时的幅频特性图；