[发明专利]一种单相并网逆变器LCL滤波器设计方法

摘要

本发明涉及并网逆变控制领域，具体涉及一种单相并网逆变器LCL滤波器设计方法。该方法是基于在不升高直流母线电压的前提下，在逆变器结构及调制方式确定的基础上，仅利用直流母线电压和并网电流即可以得到全部的LCL滤波器设计参数，即逆变器输出侧电感Li、电网侧电感Lg和滤波电容C_f，及谐振频率f_res，完成LCL滤波器参数的设计。该LCL滤波器不仅能有效抑制开关频率处以及高次谐波，满足滤波性能的要求，而且能够降低并网逆变器直流母线电压的限制，实现较低直流母线电压下的逆变器并网运行；同时设计方法直观实效，计算简便，省去了反复试凑、迭代的步骤，简单快捷。

主权项

一种单相并网逆变器LCL滤波器设计方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)设计单相并网LCL型逆变器拓扑结构：一种单相并网逆变器LCL滤波器，包括直流侧输入滤波电容C_dc，逆变器和滤波器，其中所述逆变器由四个单相全桥逆变器开关管S1～S4组成，相互电学连接在一起，用于将输入的直流电压u_dc逆变为交流电压；所述滤波器为LCL滤波器，包括逆变器输出侧电感L_i、电网侧电感L_g和滤波电容C_f，所述逆变器输出侧电感L_i电学连接至所述LCL滤波器的输入端，所述电网侧电感L_g电学连接至所述LCL滤波器的输出端；所述LCL滤波器的输入端耦接至所述逆变器，所述LCL滤波器的输出端耦接至电网；所述LCL滤波器对所述逆变器传输的交流电压进行滤波后，传输至电网；(2)根据给定的直流母线电压u_dc，并网电流的基波有效值I_g，并网电压的基波有效值U_g，电网基波角频率ω，逆变器并网功率P计算出所述LCL滤波器的最大的逆变器侧滤波电感值L_imax：$L_{i\max }=\frac{u_{dc}}{\sqrt{2}{\mathrm{\&omega;I}}_g}=\frac{u_{dc}Ug}{\sqrt{2}\mathrm{\&omega;}P}$(3)确定所述LCL滤波器的逆变器输出侧电感L_i：L_i≤L_imax同时满足$\begin{array}{c}{I}_{i\min }=\sqrt{{\left(\frac{U_g}{{\mathrm{\&omega;L}}_{i\max }}\right)}^2+{\left(1-\frac{L_g}{L_i}\right)}^2{I}_g^2}\\ =\sqrt{2{\left(\frac{U_g}{u_{dc}}\right)}^2+{\left(1-\frac{L_g}{L_i}\right)}^2}{I}_g\end{array}$(4)计算出所述LCL滤波器的滤波电容C_f：C_f＝1/ω²L_i(5)确定所述LCL滤波器的谐振频率f_res：为了避免LCL滤波器的谐振频率位于低频或高频段，影响电流控制器的设计，LCL滤波器的谐振频率应该大于10倍的电网频率f_g，且小于开关频率f_s的一半，即10f_g<f_res<f_s/2；(6)确定所述LCL滤波器的电网侧滤波电感L_g：$\frac{L_i}{9999}\&lt;L_g\&lt;\frac{L_i}{99}$