滤波器参数设计[修正版]

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1、.WORD完美.格式编辑.LCL，C参数设计一．交流侧LCL：1.系统参数：额定功率：10KW;额定线电压：380V;电网频率：50HZ开关频率：10KHZ；直流侧电压范围：600-800V2.滤波器设计：（一）逆变器桥侧电感L1设计：（1）L1初始值设计[1][2][3]：基于假设条件：在开关频率处，电容阻抗忽略不计，但是谐波存在。在开关频率处，逆变器只看L1的阻抗，所以电流纹波的增加只与L1的值有关。另外，L1必须承受高频电流而L2只需承受电网频率电流。其中是前项自导纳，是前项导纳。令，谐振频率为，.技术资料.专

2、业整理..WORD完美.格式编辑.对于七段式SVPWM，电感纹波电流为[6]：其中m为调制比。SVPWM调制比定义为：m=Ur23Ud（Ur为相电压峰值，Ud为直流侧电压）。为避免过调制，合成矢量最大值为六边形内切圆半径，因此调制比m≤33Ud23Ud=0.866，此时Ud≥539V；当直流侧电压为800V时，m=0.583。考虑直流侧电压范围在：538.9V-800V时，调制比m.技术资料.专业整理..WORD完美.格式编辑.的范围是：0.583≤m≤0.866.(600V对应调制比m=0.778)当考虑三相电网电

3、压波动为+-20%时，Ur范围是：248.9V—373.4V，此时调制比范围是：0.467≤m≤0.866（如果Ur为373.4V且直流侧电压为600V时，调制比为0.933。当调制比为0.866时，直流侧最低电压为646.7V）当m=0.5时，纹波电流取得最大值，且为Ippmax=0.083*Vg*TsL1（Vg为直流侧额定电压，Ts为开关周期，L1为逆变桥侧电感）。一般情况下，纹波电流为15%~25%的额定电流。在LCL滤波器中，可允许电流纹波最大值对逆变桥侧的电感L的体积大小和成本有很大的影响。电流纹波意味着对

4、磁芯材料的和尺寸厚度选择来避免磁饱和以及减少因线圈和磁芯损耗而产生的热量。然而，电流和电压的限制条件之间的取舍还不清楚，但是电流纹波最大值受到IGBT额定电流和IGBT散热所限制，而最小纹波电流受到直流侧电压和IGBT额定电压限制。[3]因此，考虑IGBT最大发热情况，选择最大纹波电流为25%额定电流。即Ippmax=25%IN=0.25*100003*220=3.8A。电感有最小值L1min=0.083Vg*TsIppmax=0.083*800*10-43.8=1.8mH（2）L1电感值修正[3]：由上面算出来的电

5、感L1是基于假设条件得出，如果开关频率较低，即谐振频率和开关频率特别接近时，L1需要修正。此时可适当增加电感L1的值。（二）电容C3设计[1]：.技术资料.专业整理..WORD完美.格式编辑.原则：滤波电容吸收的基波无功功率不能大于系统总功率的5%。C<λP3*2πf*Us2=0.05*100003*2π*50*2202=11uf式中，P为整流器的额定有功功率，Us为电网相电压有效值，f为电网频率。如果传感器采集网侧电流和电容电压[7]，滤波电路可等效为：因此此时为了使桥侧无功功率因数为1，可使x=xc，因此，（其中

6、En为线电压有效值，Pn为额定有功功率）Cf=L*Pn2En4=1.7*10-3*1000023804=8.2uf<11uf满足条件，取Cf=8uf（三）网侧电感L2设计[1][5]：首先令r=L2L1，令L=L1+L2=（1+r）L1fres=12piL1+L2L1L2C3=12pi1+rrLC3=12pi1+rrL1C3①.技术资料.专业整理..WORD完美.格式编辑.i1i2=11+r1-4pi2fsw2L1C3②由式①可知（2pifres）2rL1C3=1+r，且令fresfsw=k（k<0.5），式②可以化

7、为：i1i2=11k2-1（1+r）③。设i1i2=d，则可以得到k=d（1+r）1+d（1+r）④因为高次谐波的衰减比例在设计滤波器参数时是已知量，因此可以得到谐振频率fres=fswd（1+r）1+d（1+r）⑤联立①式和⑤式得到：d（1-ωsw2C3L1）r2+2d+1-dωsw2L1C3r+d+1=0L1=L1+rL2=rL1因为要求电流波形失真率（THD）≤3%，所以取谐波衰减比d=0.03（即谐波电流占额定电流的3%）解出：r=0.615，则L2=1.1mH。此时LCL滤波器谐振频率为：fres=12pi

8、L1+L2L1L2C3=2153.5Hz。满足要求：10f1=500