并网逆变器滤波器的设计剖析课件.ppt

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1、并网逆变器滤波器的设计QQ主要内容并网逆变器中滤波器的作用滤波器设计滤波器类型的选择滤波器参数的计算滤波电感的制作磁芯的选择绕线尺寸的选择抑制输出电流的过分波动及浪涌冲击；滤波作用，将开关动作所产生的高频电流成分滤除；连接电网和逆变器，通过它可以控制并网电流的幅值和相位，可以实现功率因数等于1；隔离逆变桥输出的电动势与电网电动势，保护全桥开关管，防止其受到电网侧高频暂态干扰的影响。在并网逆变器中，输出滤波器的设计至关重要，它将逆变桥产生的开关脉冲电压、电流转变成连续的模拟量，其具体作用包括：滤波器类型的选择单电感滤波器结构简单，能有效抑制纹波。但是，其高频谐波衰减

2、特性不够理想，需要较大的电感量才能对谐波进行有效衰减，或者，需要采用较高的开关频率来降低谐波电流，因此，单电感L滤波器通常用于小功率高开关频率的并网逆变器中并网逆变器的输出滤波器主要包括三类：L、LC和LCL，三者存在着各自的优缺点。LC低通滤波器消除开关频率附近的高次谐波。逆变器并网运行时，由于电网电压的嵌位作用，仅滤波电感对并网电流起滤波作用，滤波电容相当于本地负载，会影响进网电流与基准电流之间的相位，因此LC滤波器通常应用于独立工作的逆变器，较少应用于并网逆变器。LCL滤波器结合了L、LC滤波器的优点，即使在低开关频率和较小的电感情况下也能满足电流谐波衰减要

3、求，而且滤波器的电容也没有跟电网直接并联，减小了电网高频谐波的影响，所以LCL滤波器通常用于较低开关频率的中大功率场合。但是存在谐振，容易导致系统不稳定，因此需要增加系统的阻尼综合考虑，3kw单相并网逆变器采用LCL滤波器1、投梭力对织造生产的影响（1）投梭力太小梭子飞行速度较低，出梭口时间较迟，出梭口时挤压度较大，增加断边、边跳花等疵点。梭子不易打到头，造成下次投梭力不足而轧梭。梭子速度太低，纬纱张力不足，造成无故纬停，甚至梭子碰撞纬纱叉。（2）投梭力过大梭子出梭口时间早，出梭口时挤压度小，断边、跳花等疵点较少。增加动力和机物料的消耗，增加织机的振动和噪声，投梭

4、机构容易因部件松动和损坏而出现故障。梭子回跳量增加，造成下一次投梭力不足而轧梭。若制梭力也较大，则梭子进梭箱时易产生脱纬和纬崩。粗特纬纱和直接纬更容易发生脱纬和纬崩。LCL滤波器参数设计参数条件：直流母线输入电压Ua:360额定输出功率：3kW输出并网电流频率f1：50Hz开关频率fs：20kHz逆变器输出电压有效值Us：220V额定输出电流Is：15ALCL滤波器限制条件LCL滤波器总的电感所产生的阻抗压降小于额定工作情况下电网电压的10％；为了不使LCL滤波器的谐振峰出现在低频或高频段，所以设计LCL滤波器的谐振频率时，应该大于在电网频率的10倍，小于开关频率

5、的一半，即LCL滤波器中滤波电容上串联的无源阻尼电阻来抑制谐振尖峰，一般选取阻尼电阻为谐振频率电容阻抗的1/31.逆变器侧电感设计逆变侧电感L1的主要作用是抑制逆变器侧的电流纹波，因此逆变器电感L1的取值主要由输出最大电流纹波决定。通常选取其电流纹波幅值为额定并网电流10%~25%，单极性调制下，电感电流为稳态时，电感电流增减量相等，故有化简得当Uc(t)=½Ua时，∆iL1最大，即已知故有代入计算得L1≥1mh，电感L1=2mh2.滤波电容设计根据电容的无功功率来设计，一般选取滤波电容C上的无功功率低于10%，可得代入计算得C≦20uf，电容C=20uF3.网侧

6、电感的设计逆变器侧电流的谐波主要分布在开关频率处，因此网侧电感可以根据在开关频率处电流谐波的衰减度进行设计国家并网标准中规定电流谐波衰减率d低于5%，故有不同文献对电网侧电感L2的取值不同，一般取L1/L2的比值在4~6之间比较合适，取电网侧电感0.4mH。逆变器侧电感L1=2mh，网侧电感L2=0.4mh，电容C=20uF.计算出LCL滤波器谐振频率设电感L1及L2上总压降为,其总压降不能超过电网电压的10%,即电感的制作选定磁芯尺寸和绕组匝数、绕线尺寸达到下述设计要求：(a)电感值为2mH(b)额定电流值为15A1.选择磁芯在开关电源中，常用的磁芯有铁氧体、磁

7、粉芯、非晶态合金及硅钢片等。磁芯材料性能简述磁粉芯由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料，高频涡流损耗低，非线性磁导率，适用于制作谐振电感、功率因数校正电感、输出滤波电感等。但在100kHz以上，损耗大，很少再用磁粉芯。铁氧体高电阻率，高频损耗小，低饱和磁感应强度，热稳定性差，价格低廉。在大功率开关电源装置中，如果开关频率30kHz以下，因为铁氧体的磁通密度低，磁芯体积、重量加大，其优势无法显露，故广泛应用在高频场合。磁芯材料性能简述非晶高磁导率、高磁感应强度、低损耗、优越的热稳定性。在中高频领域中，非晶可以取代部分铁氧体市场。但价格比较高，磁芯标准不明

8、确，使其不