光伏并网逆变器专用滤波电感的设计

《光伏并网逆变器专用滤波电感的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据第32卷第7期加11年7月太阳能学报ACTAENERGIAESOLARIsSINICAVoL32．N仉7Jlll．。2011文章编号：吆54枷(加11)07蜘狮光伏并网逆变器专用滤波电感的设计吴华波1，金龙2(1．广东嘉应学院电子信息工程学院，梅州514015；2．广东金华达电子有限公司。梅州514015)摘要：对光伏并网逆变器滤波电感的设计方法进行了研究。由并网逆变器工作原理确定滤波电感数值，根据并网逆变器对输出电流和输出效率的要求选择电感磁芯，确定绕组匝数和导线线径，核算滤波电感的功耗和温升，通过并网发电实验检验该设计结果。实验结果

2、表明，应用该方法设计的滤波电感能满足并网逆变器输出电流和输出效率的要求，适用于光伏并网逆变器滤波电感的设计。关键词：并网逆变器；滤波电感；磁芯；绕组中图分类号：1M615文献标识码：AO引言光伏并网发电是极具前景的可再生能源应用形式【lJ。为保证并网逆变器向电网输送高质量的电能，要求并网逆变器最高效率大于94％，输出电流总谐波含量小于5％且各次谐波含量均在—定数值范围内【2J。并网逆变器主电路工作在SPwM工作方式，其输出端需设置滤波电感以滤除注入电网的电流高次谐波。从电路结构上看，滤波电感串联在主电路中，并网逆变器的输出电流流过滤波电感，因而

3、滤波电感对并网逆变器的发电效率和输出电流谐波的含量影响极大。因此滤波电感的合理设计是提高并网逆变器发电效率，减小输出电流谐波含量的重要保证。l工作原理和电感参数计算1．1光伏并网逆变器主电路工作原理图l为单相光伏并网逆变器主电路原理图。图l’单相光伏并网逆变器主电路原理图Fig．1-n圮∞h鲫alic0ftllemniIlc№Ilit0ftlle8in出eph哪班d．co∞戗恤dirw础盱对于光伏并网逆变器，要求其输出电流ic与电网电压MG同步，即同频同相，则电感电流屯与变压器一次侧电压H，同频同相。桥式逆变电路工作在单极性s删方式，输出电压地

4、与i。、蜥的关系示意图如图2所示。图2‰与fL、嘶的关系示意图Fig．2Diagram0fd”relati伽8lIipbetw嘲％aIld屯&蜥图中，桥式逆变电路输出端的电压配；为sPwM电压脉冲序列，l‘i，为‰的基波分量(图中虚线波形u。)，iu为电感电流屯的基波分量。1．2滤波电感参数的计算为计算方便，假设变压器一次侧电压嘶在“时刻起始的一个开关周期内数值近似保持不变为“、，电感电流平均值为k，电流纹波增加量△丘+和减小量虬一相等，均为她，桥式逆变电路输出电压波形为“；，占空比为D，直流电压为‰，开关周期为L收稿日期：20lO·12·06

5、基金项目：梅州市自然科学研究项目(07l(J20)通讯作者：吴华渡(1976～)，男，研究生、讲师。主要从事电力电子技术在光伏发电中的应用方面的研究。h岫h唧@”h∞．咖．蜘万方数据太阳能学报32卷(对应频率为Z)，则气时刻起始的一个开关周期内逆变器电压、变压器一次侧电压和电感电流的波形如图3所示。2‰∞7‘瓴缸／＼JL父魄蠢，ⅡtO“tD瓦图3一个开关周期内逆变器电压、变压器一次侧电压和电感电流的波形№．3W妇0ftllei胱帜volt孵and岫呻瑚ry、roltage0f岫Ⅱal舳and岫inductorcmenl在[气，气+Dt]期间，有

6、：1^+口L她+2赢J札(‰一‰)d‘(UDc一‰)D(L砌+L越M在[气+Dt，气+瓦]期间，有：一她一=}d》。一％，山一％(1一D)(￡面+L砬)．疋由她+=虬一=她有：虬=D(1一D)UDc[一(D一0．5)2+0．25]‰(厶m+￡砬)正(Lm+￡砬)正(2)(3)桥式逆变电路输出电压占空比D在[O，1]范围内连续变化，由式(3)可知，当占空比D=O．5时，她达到最大，为：虬2砸惫。(4)由式(4)可见，并网逆变器直流电压越大，电感电流纹波越大。为保证并网逆变器在整个功率输出范围内电流纹波小于一定数值，要求并网逆变器即使在最高直流电压

7、uD。一下工作，其电感电流纹波也不超过允许纹波最大值址L。[3]，即：砸‰≤乩(5)4(L。l+￡越)．疋、一h、。7设当并网逆变器输出额定功率时，电感电流有效值为‰，变压器一次侧电压有效值为阱。，为保证并网逆变器直流侧即使工作在最低的最大功率点电压‰时，仍能输出额定功率，应满足一1：‰～。≥厄以百可i瓦—瓦瓣(6)式中，nr一电网角频率，为314rad／s。由式(5)、(6)可得：急砜“砬≤丛铲(7)对于图l所示并网逆变器，取‰=450V，UM舢。=290V，变压器匝比n=170／220，额定传输效率叩，=99％，则‰=170V，当并网逆变器

8、输出额定功率为5kw时，可算得‰一30A。通常取电感电流纹波最大值为额定电流峰值的15％一20％【5】，本文取15％，即△k=15％柜‰=6．36A，