逆变器滤波器参数设置.pdf

1 滤波特性分析 输出滤波方式通常可分为： L 型、LC 型和 LCL 型， 滤波方式的特点比较如下： (1)中的单 L 型滤波器为一阶环节，其结构简单，可以比较灵活地选择控制 器且设计相对容易， 并网控制策略不是很复杂， 并网容易实现， 是并网逆变器常 用的滤波方式。缺点在于其滤波能力有限，比较依赖于控制器的性能。 (2)中的 LC 型滤波器为二阶环节， C 的引入可以兼顾逆变器独立、并网双 模式运行的要求， 有利于光伏系统功能的多样化。 然而， 滤波电容电流会对并网 电流造成一定影响。 (3)中的 LCL 型滤波器在高频谐波抑制方面更具优势，在相同高频电流滤波 效果下，其所需总电感值较小。但因为其为三阶环节，在系统中引入了谐振峰， 必须引入适当的阻尼来削减谐振峰， 这就导致了其控制策略复杂， 系统稳定性容 易受到影响。当三相光伏逆变器独立运行时，一般均采用 LC 型滤波方式。 并网逆变器的滤波器要在输出的低频段（工频 50Hz）时要尽量少的衰减， 而要尽量衰减输出的高频段（主要是各次谐波） 。 采用伯德图来分析各种滤波器的频域响应。 [1] 一般并网逆变器滤波部分的电感为毫亨级，电容为微法级，这里电感值取 1m H,电容取 100u F，电感中的电阻取 0.02Ω，在研究 LCL滤波器时， 取电感值 为 L1=L2=0.5m H，电阻 R1=R2=0.01Ω。 对于单电感滤波器， 以输入电压和输出电流为变量， 并且实际的电感中含有 一定电阻，其传递函数为： 对于采用 LC 滤波器的并网逆变器， 在并网运行时， 电网电压直接加在滤波 器中的电容两端， 因此此时电容不起滤波作用， 可以看作是一个负载， 从滤波效 果上来说，它等同于单电感滤波器。 并且对于被控量选取为电感电流 IL 的采用 LC 滤波的并网逆变器，由于有电容的作用，其控制电流 IL 与实际输出电流 Io 之间 有如下图所示： 上式中可以看出， 电感电流 LI 将受到电网电压 gU 的变化与并网电流 0I 的 影响。所以在控制过程中要参照电网电压的有效值不断调整基准给定的幅值与相 位。 对于 LCL 滤波电路，逆变器输出电流与输入电压之间的传递函数可以表示 为： 对比可知 ,可以很清楚的看到， 在低频时， 单 L 型滤波器与 LCL 型滤波器的 频域响应相同，都是以 20d B/dec 的斜率进行衰减。但在高频部分，单 L 型滤 波器仍然以 20d B/dec 进行衰减，但 LCL 型滤波器以 60d B/dec 的斜率进行衰 减，表明相对于单 L 型滤波器，LCL 型滤波器能够更好地对高频谐波进行衰减。 将式中的 s 用 j ω代入后可以看出，低频时两式分母中含有 ω的项都很小，特 别是 ω的高次方项， 可以忽略不计。 因此在低频时， 表达式中主要起作用的是电 阻部分。而随着 ω的不断上升， 两式分母中含有 ω的项不断增大， 特别是含有 ω 的高次方项，因此在高频段，其主要作用的是分母中含有 ω的 3 次方项。因此 在高频段，LCL 滤波器是以 60d B/dec 的斜率进行衰减。对单 L 型、LC 型及