[發明專利]適應電網電抗變化的并網逆變器濾波器參數設計方法

有效

• 申請號: 201810888210.7
• 申請日: 2018-08-07
• 公開（公告）號: CN109039035B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 吳衛民;張志恒;安麗瓊
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12
• 代理公司: 上海互順專利代理事務所(普通合伙) 31332
• 代理人: 成秋麗

本發明公開了一種適應電網電抗變化的并網逆變器濾波器參數設計方法?，F有的LCL和LLCL濾波器的設計方法主要考慮并網電流諧波標準，而本發明進一步考慮到同時包含電感和電容的電網條件，通過基于阻抗的逆變器模型，利用無源性的概念來設計LCL和LLCL濾波器。該設計方法不僅能夠滿足并網電流諧波標準，還能使基于LCL和LLCL濾波器的逆變器系統在電網電感和電容的大范圍變化下仍然能夠保持穩定運行，具有更強的實用性和有效性。

技術領域：

本發明涉及并網濾波器，具體是一種適應電網電抗變化的并網逆變器濾波器參數設計方法。

背景技術：

隨著社會經濟的發展，環境污染問題日趨嚴重，傳統化石能源日益緊張，清潔的可再生能源(如太陽能、燃料電池、風能、潮汐能等)發電技術越來越受到人們的關注，因此分布式功率發電系統得到大力發展。同時考慮到“綠色”電網的要求，PWM(脈沖寬度調制)整流，PFC(功率因數校正)電路，有源電力濾波器等裝置的使用也越來越普遍。為了防止過量開關次電流諧波注入公共電網，通常在這些電力電子變換裝置與公共電網之間連接一個LCL或者LLCL濾波器。LLCL濾波器是LCL濾波器的改進型，在濾波電容上增加一個很小的諧振電感，目的是為了減小電網側電感量，從而減小濾波器的總體積和成本，同時兩者在控制上幾乎沒有任何差別。

但是截止目前為止，傳統的濾波器設計方法通常只考慮滿足并網電流諧波要求，而沒有考慮到實際的電網條件。然而，實際電網較為復雜，同時存在電網電感和電容，并且在分布式功率發電系統中，其等效電網電抗會大范圍變化。因此如何設計能夠適應電網電抗大范圍變化的LCL和LLCL濾波器成為急需解決的問題。

發明內容：

本發明的目的就是要解決電網存在電容并且其電網電抗變化時，LCL和LLCL濾波器缺乏有效參數設計方法的問題。

為了實現上述發明目的，按照以下步驟進行：

步驟1：根據下述公式可以計算到變壓器的漏感L_leak，即為最小的電網電感參數值L_{g_min}；

式中，x為變壓器短路電感。

步驟2：根據傳統的濾波器參數設計方法，初始化以下濾波器參數值：L₁、L₂、C_total，

L₁為濾波器的橋臂側電感；

L₂為濾波器的電網側電感；

C_total為濾波器的總電容；

步驟3：根據步驟2得到的濾波器參數值，分別計算LCL濾波器的濾波電容C_{f_LCL}和LLCL濾波器的諧振電容C_{f_LLCL}及諧振電感L_f：

對于LCL濾波器，濾波電容C_{f_LCL}可以按照如下公式確定：

對于LLCL濾波器，諧振頻率設置在開關頻率f_s處，那么諧振電容C_{f_LLCL}和諧振電感L_f可以按照如下公式確定：

式中，λ是數字控制系統的延時時間系數。

步驟4：為了防止逆變器輸出導納和電網導納的交互點落入非無源區間二，將總電容C_total中分裂出一個電容作為最小的網側電容C_{g_min}，可以根據下述公式計算；