[實用新型]一種利用變壓器漏感作為LCL濾波的PWM整流器

有效

• 申請號: 201520773952.7
• 申請日: 2015-10-08
• 公開（公告）號: CN204947891U
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發明（設計）人: 張文武;竇明武
• 申請（專利權）人: 青島派克能源有限公司
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12;H02J7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于新能源汽車領域，具體涉及一種利用變壓器漏感作為LCL濾波的PWM整流器系統。

背景技術

電動汽車電池更換模式又稱地面充電系統，即電池組快速更換系統，也稱機械充電。通過直接更換電動汽車的電池組來達到為其充電的目的。由于電池組重量較大，更換電池的專業化要求較強，需配備專業人員借助專業機械來快速完成電池的更換、充電和維護。利用電池更換充電模式，電動汽車用戶可租用充滿電的蓄電池，更換已經耗盡的蓄電池，有利于提高車輛使用效率，也提高了用戶使用的方便性和快捷性；對更換下來的蓄電池可以利用低谷時段進行充電，降低了充電成本，提高了車輛運行經濟性。

電動汽車電池充電系統中需要先將交流電整流整成直流，因而要采用PWM整流器。然而并網逆變器一般采用高頻PWM調制，導致大量的高次諧波電流進入電網，這樣會對電網中其他EMI（Electron-MagneticInterference）敏感設備產生干擾。

發明內容

為了克服現有技術的不足，提出來利用變壓器漏感作為LCL濾波的PWM整流器，本實用新型相比傳統的L型濾波器，在相同電感值的情況下，LCL濾波整流器對高頻諧波抑制效果更為理想，并逐漸應用于大功率、低開關頻率的并網變換器設備。

本實用新型的技術方案為，一種利用變壓器漏感作為LCL濾波的PWM整流器，包括變壓器和LCL濾波整流器，LCL濾波整流器包括LCL濾波器和PWM整流器，變壓器從10kV電網接入，變壓后為AC400V，采用LCL濾波器濾除高次諧波，然后再經PWM整流器后，供給直流充電機，以供電池充電，LCL濾波整流器包括儲能電感L2和濾波電容C，LCL濾波整流器利用變壓器的漏感作為濾波電感L1，儲能電感L2和濾波電容C對電流含有的高頻開關紋波進行阻抗分流，濾波電容C為高頻成分提供低阻通路，這樣有效減少了輸出電流的高頻含量；LCL濾波整流器三相電壓型矢量為：

以U,E,I分別為LCL濾波整流器交流側相電壓基波、相電網電壓基波、相電流基波的有效值。U_L是電感兩端電壓，ψ為系統功率因素，要實現LCL濾波整流器的四象限運行，需滿足下列關系：

式中，L_T=L+L_f為濾波器的等效電感；Emp是電網相電壓峰值；Imp是電網相電流峰值；Ump是整流器輸入相電壓基波峰值；

最后可以得到濾波器的諧振頻率:

其中：

LCL參數L1、L2和C的選擇方法，LCL濾波整流器模型中，紋波的大小取決于電路中諧波電流，電感L1/L2越大，紋波電流越小，而較大的L1/L2,又會使L1+L2增大，1/C減小會導致L1中的電流紋波增加，當Ll／L2大于5且小于IO，同時<1/C<5時，可以使紋波和濾波電感的體積達到折中值，其中C滿足：

,式中:為基波頻率，為輸出功率。

本實用新型的有益效果

1）本實用新型將前端變壓器本身的漏感作為后端濾波電感，替代LCL中L1，節省了成本，降低了后續整流部分的功耗；

2）本實用新型的儲能電感L2和濾波電容C對電流含有的高頻開關紋波進行阻抗分流，濾波電容C為高頻成分提供低阻通路，這樣有效減少了輸出電流的高頻含量；

3）本實用新型以變壓器漏感可被利用來替代濾波電感L1滿足濾波效果，這樣既能節省LCL電路的硬件成本，還可以減少整流部分的體積，另外，LCL濾波整流器所需的總電感值比L濾波器小，因此更適于在大功率、開關頻率較低的電流控制型并網設備上應用。

附圖說明

圖1本實用新型LCL濾波整流器原理圖；

圖2本實用新型LCL濾波整流器三相電壓型矢量圖；

圖3本實用新型LCL濾波整流器的結構圖。

具體實施方式

參見圖1、圖2和圖3所示，本實用新型體積的大小主要由濾波電感的磁芯決定。在選擇電感參數及磁芯時要多方面衡量。利用諧振頻率作為中間參數，計算電流諧波的衰減比例為變量的二次方程，通過對方程的求解，可以很方便地求出濾波器的其它參數。

LCL濾波整流器結構原理如圖1，圖2表示了三相電壓型整流器的相電壓矢量關系。其中U,E,I分別為LCL濾波整流器交流側相電壓基波、相電網電壓基波、相電流基波的有效值。U_L是電感兩端電壓。設系統功率因素為ψ，要實現LCL濾波整流器的四象限運行，需滿足下列關系：