[發明專利]一種帶有一組串聯諧振支路的逆變器輸出濾波器

無效

• 申請號: 201310354784.3
• 申請日: 2013-08-14
• 公開（公告）號: CN103414327A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 張興;李飛;朱虹;施洋洋;李浩源;劉淳;劉芳;余暢舟
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

技術領域：

本發明涉及PWM逆變器輸出濾波器，具體涉及一種帶有一組串聯諧振支路的逆變器輸出濾波器。

技術背景：

傳統的逆變器輸出濾波器主要采用LCL型濾波器，用以濾波濾波器產生的PWM（脈寬調制）開關頻率及其整數倍頻率諧波，以滿足電網標準對逆變器輸出電流的諧波要求。然而受到開關器件和損耗的限制，開關頻率無法做的很高，為了可以有效的濾除以開關頻率為主要成分的逆變器輸出電流諧波，必須使用較低截止頻率的LCL型濾波器，從而造成濾波器成本較高。

中國發明專利（CN102468651A）公開了一種“特定頻率電流旁路的濾波器”，該濾波器是在傳統的L型濾波器的基礎上，增加了一個串聯諧振支路，該諧振支路的諧振頻率等于電感電流紋波頻率或者其整數倍，為電感紋波電流提供旁路通道，以減小電感量的目的。然而該濾波器難以實現諧振頻率的阻尼，同時電感電流中的紋波包含多個頻率分量，該濾波器僅具有一個串聯諧振支路，因而僅可以提供一個頻率分量的電感紋波電流旁路通道。同時，該濾波器高頻段以-20dB進行衰減，高頻段衰減速率不夠高，參數還有繼續減小的可能性。

中國發明專利（CN102801292A）公開了一種“采用LLCL型濾波器的限制反向恢復電流的準諧振變流器”。該發明公開了一種LLCL型濾波器。該濾波器是在傳統的LCL型濾波器的基礎上，增加了一個串聯諧振支路，為主要諧波電流提供旁路通道，從而降低濾波器總電感量。然而該濾波器無法同時提供逆變器所需的載波頻率和兩倍頻的雙電流旁路通道，使得逆變器輸出電流波形失真。

發明內容：

為解決上述問題，本發明提出一種帶有一組串聯諧振支路的逆變器輸出濾波器，該濾波器在傳統的LCL濾波器的基礎上，增加了N個串聯諧振支路，來降低濾波器成本；使用成本低廉的串聯諧振支路，來提供逆變器開關頻率及其整數倍頻率諧波的旁路通道，使得LCL型濾波器只需要濾除頻率較高且幅值較小的N+1倍以及以上的開關頻率諧波，從而可以提高濾波器的截止頻率，進而減小濾波器的電感值，減小濾波器成本。

本發明采用的技術方案如下：

一種帶有一組串聯諧振支路的逆變器輸出濾波器，包括電感L₁、電感L₂和電容C_d，其中電感L₁與逆變器輸出橋臂側相接，電感L₂的一端與電感L₁相連，另一端作為濾波器輸出與電網相連，電容C_d與電感L₁并聯，其特征在于：本濾波器還包括由N條串聯諧振支路構成的一組串聯諧振支路組，任意一條串聯諧振支路均包括彼此串聯的電感L_f與電容C_f，所述N條串聯諧振支路之間彼此并聯，且所述串聯諧振支路均與電容C_d并聯。

本濾波器還包括阻尼電阻R_d，所述電容C_d與阻尼電阻R_d串聯后與電感L₁并聯。

所述的串聯諧振支路上還包括一個電阻R_f，該電阻R_f與電感L_f、電容C_f串聯。

所述N條串聯諧振支路中第i條串聯諧振支路的諧振頻率與逆變器開關頻率的i次倍數相同，所述i為自然數，且i≤N。

由于采用了上述技術方案，本發明解決了發明專利（CN102468651A）“特定頻率電流旁路的濾波器”中諧振頻率難以阻尼和高頻衰減能力差的問題。本發明具有多個串聯諧振支路，可以提供逆變器所需的波頻率和兩倍頻的雙電流旁路通道，克服了發明專利（CN102801292A）公開了一種“采用LLCL型濾波器的限制反向恢復電流的準諧振變流器”所具有的缺點。

本發明所提的一種帶有一組串聯諧振支路的逆變器輸出濾波器中的串聯諧振支路組可以有效的濾除前N倍開關頻率諧波，所以所述的LCL型濾波器主要用來濾除N+1倍及其以上整數倍開關頻率諧波，與傳統的LCL型逆變器輸出濾波器相比，在相同的濾波特性下，所使用的電感參數可以大為降低，從而減小濾波器成本。

附圖說明

圖1為本發明第一個實施例的濾波器電路原理圖。

圖2為本發明第二個實施例的濾波器電路原理圖。

圖3為傳統LCL型濾波器網側電流FFT分析仿真圖。

圖4為本發明中濾波器網側電流FFT分析仿真圖。

具體實施方式