最新并网逆变器滤波器的设计教学讲义PPT.ppt

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1、并网逆变器滤波器的设计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：LCL滤波器参数设计参

2、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

3、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

4、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、磁粉芯、非晶态合金及硅

5、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

6、氧体市场。但价格比较高，磁芯标准不明确，使其不能广泛使用。硅钢高磁导率，低电阻率，涡流损耗大。和铁基非晶合金相比，硅钢磁通密度高、填充系数大、成本低但损耗高，是最广泛应用在低频场合的磁芯材料。设计逆变输出滤波器高频电感时，需要考虑谐波引起的涡流损耗，故磁芯应具有高电阻率。结合饱和磁感应强度、工作环境、材料的价格等因素，采用磁粉芯。磁粉芯根据含磁性材料粉末的不同有4类：铁粉芯，铁硅铝(Koolmu)，高磁通密度（铁镍磁粉），钼坡莫合金磁粉芯（MPP）。在开关电源频率因铁粉芯损耗最大，铁粉磁芯很少应用，是磁粉芯中

7、最差的。铁硅铝较好，皮莫合金最好,但价格最高，综合考虑采用铁硅铝磁粉芯。根据美磁公司给出的电感设计手册来选取磁芯型号。(1)计算产品的LI2L=2mH,I=15A，故LI2=450mH·A2(2)通过KoolMμ的LI2图，水平轴上的数值选定为450mH·A2。按照对应的纵向坐标，即可知道77735是满足上述要求的最佳选择。2.确定绕组匝数(1)计算初始绕组匝数：通过77735磁芯数据页，可发现该磁芯的电感因子(AL)为88nH/T2，计算空载绕组匝数，L为所需电感值。采用2个磁环，故每个所需的电感值为1mH

8、：，取整数为107匝(2)计算额定电流时磁场强度(3)确定初始磁导率满载时的下降百分比，计算出满载时电感值根据磁导率-磁场强度曲线，确定磁导率为初始磁导率的88%，额定电流时的电感值：L=1mH*88%=0.88mH（电感变化量低于20%）绕组匝数满足要求。若电感变化量高于20%，需要调整匝数，继而调整电感值，重新步骤(2)、(3)验证，直至电感值满足要求。电感的制作3.选择绕线（铜线）尺寸在高频电