-逆变器输出滤波器计算-
逆变器输出滤波电感设计(周洁敏)
周洁敏调制方式有2种：单极性调制和双极性调制单极性调制（桥）双极性调制（推挽）正弦脉宽调制技术SPWMU 某点正弦波幅值N I f U U D I f U U D I f u U L k L πsin π22o 1o dc max o o d k ,ko,dc βαα⋅⋅⋅⋅-=⋅⋅⋅-=⋅∆⋅-=+最大电感量而且随着正弦波的调制，磁芯的直流工作点按正弦规律（50Hz ）在磁滞回线的1和3象限移动。
可以获得比较稳定的电感材料是气隙磁芯δA cR c R δΦu (t)i （t ）Nl cμ20c A L N μδ=电感不同于变压器，需要储存能量，开气隙后可以储存磁场能量，并使电感量稳定。
即电感为逆变器交流滤波电感中的磁密波形双极性调制单极性调制B L 曲线是曲线Ⅰ减去曲线Ⅱ积分所得，但是很难用精确的数学表达式表示。
输出正弦波输入为AB 端电压波形()t t U u NA B d sin 21π20o AB e L ⎰-=∆ω交流滤波电感不但有基波分量，而且叠加较大的高频分量，磁芯选择不仅要考虑基波损耗，而且要考虑磁芯涡流损耗。
同时线圈中除了流过基波电流，还要流过高次谐波电流，线圈应当考虑高频电流损耗。
纵坐标放大的结果线圈窗口利用率自然冷却经验值K1线圈损耗等于磁芯损耗K2210.707K K各种系数与电感类型的关系决定热阻R T 和允许损耗磁芯损耗线圈损耗损耗热阻最大允许温升决定损耗极限lim /thP T R =∆允许温升由设计需求确定th 20/R K W=。
逆变器输出滤波电感设计 周洁敏
周洁敏调制方式有2种：单极性调制和双极性调制单极性调制（桥）双极性调制（推挽）正弦脉宽调制技术SPWMU 某点正弦波幅值N I f U U D I f U U D I f u U L k L πsin π22o 1o dc max o o d k ,ko,dc βαα⋅⋅⋅⋅-=⋅⋅⋅-=⋅∆⋅-=+最大电感量而且随着正弦波的调制，磁芯的直流工作点按正弦规律（50Hz ）在磁滞回线的1和3象限移动。
可以获得比较稳定的电感材料是气隙磁芯δA cR c R δΦu (t)i （t ）Nl cμ20c A L N μδ=电感不同于变压器，需要储存能量，开气隙后可以储存磁场能量，并使电感量稳定。
即电感为逆变器交流滤波电感中的磁密波形双极性调制单极性调制B L 曲线是曲线Ⅰ减去曲线Ⅱ积分所得，但是很难用精确的数学表达式表示。
输出正弦波输入为AB 端电压波形()t t U u NA B d sin 21π20o AB e L ⎰-=∆ω交流滤波电感不但有基波分量，而且叠加较大的高频分量，磁芯选择不仅要考虑基波损耗，而且要考虑磁芯涡流损耗。
同时线圈中除了流过基波电流，还要流过高次谐波电流，线圈应当考虑高频电流损耗。
纵坐标放大的结果线圈窗口利用率自然冷却经验值K1线圈损耗等于磁芯损耗K2210.707K K各种系数与电感类型的关系决定热阻R T 和允许损耗磁芯损耗线圈损耗损耗热阻最大允许温升决定损耗极限lim /thP T R =∆允许温升由设计需求确定th 20/R K W=。
三相PWM逆变器输出LC滤波器设计方法
三相PWM逆变器输出LC滤波器设计方法一、本文概述随着可再生能源和电力电子技术的快速发展，三相PWM（脉宽调制）逆变器在电力系统中得到了广泛应用。
为了改善逆变器的输出波形质量，降低谐波对电网的污染，LC滤波器被广泛应用于逆变器的输出端。
本文旨在探讨三相PWM逆变器输出LC滤波器的设计方法，分析滤波器的主要参数对滤波效果的影响，为工程师提供一套实用的滤波器设计流程和指导原则。
本文将首先介绍三相PWM逆变器的基本工作原理和LC滤波器的功能特点，然后详细阐述LC滤波器的设计步骤，包括电感、电容参数的选取，滤波器截止频率的计算等。
接着，本文将通过仿真和实验验证所设计的LC滤波器的性能，分析滤波效果与滤波器参数之间的关系。
本文将总结滤波器设计的关键因素，并给出一些实用建议，以帮助工程师在实际应用中更好地设计和优化LC滤波器。
通过本文的阅读，读者可以全面了解三相PWM逆变器输出LC滤波器的设计原理和方法，掌握滤波器参数的选择和优化技巧，为提升逆变器输出波形质量和电网稳定性提供有力支持。
二、三相PWM逆变器基础知识三相PWM（脉冲宽度调制）逆变器是一种电力电子设备，用于将直流（DC）电源转换为三相交流（AC）电源。
它是许多现代电力系统中不可或缺的一部分，特别是在可再生能源领域，如太阳能和风能系统中。
了解三相PWM逆变器的基础知识是设计其输出LC滤波器的前提。
三相PWM逆变器的基本结构包括三个独立的半桥逆变器，每个半桥逆变器都连接到一个交流相线上。
每个半桥由两个开关设备（通常是绝缘栅双极晶体管IGBT或功率MOSFET）组成，它们以互补的方式工作，以产生所需的输出电压波形。
PWM控制是逆变器的核心。
它涉及快速切换开关设备，以便在平均意义上产生所需的输出电压。
通过调整每个开关设备的占空比（即它在任何给定时间内处于“开”状态的时间比例），可以精确地控制输出电压的大小和形状。
三相PWM逆变器的一个关键特性是它能够产生近似正弦波的输出电压。
SPWM高频全桥逆变-输出LC滤波c
最近开始做逆变了，现在正在对各电路各个参数计算，现在后面LC滤波这块理解不够透彻。
滤波器设计目标包括：输出电压的谐波含量小；滤波参数和体积较小；滤波器的阻频特性好；滤波系统消耗的功率小等等。
一、首先我们可以看到，高频逆变器输出通常有两种滤波方式：
我认为LC与LCL的滤波方式，效果应该一样的，LCL分为两块电感只将容量分到两个电感上，与变压器串并联相似。
二、截止频率设计
一般PWM逆变器采用LC低通滤波器，对于LC滤波器的设计，首先考虑的就是截止频率，以消除逆变器输出电压中高于截止频率中的低次谐波。
文献中描述：
10f1<FL<FHAR(MIN)< style="FONT-SIZE: 14px" jQuery1319813938750="21" P>
f1基波频率，fhar(min)最低次谐波频率，fL截止频率。
通常载波频率远大于10倍基波频率，fL可选载波频率的1/10~1/5。
老寿先生1KW逆变器中：采用LCL滤波。
L为1mH，C为4.7uF，载波频率20K,基波50HZ。
我们可以得到截止频率：1.6K 在设计范围之内。
最佳效果可能还不要实际调试。
三、绕线线径设计
线径设计时，我首先看的是过电流能力。
已载波20KHZ为例，趋肤深度0.5mm。
如果要求4A电流，铜线电流密度取6A/mm2。
因此可直接用1mm线绕。
还有很多问题不是太清楚，请大家指教！
磁环的功率容量，也就该选多大尺寸的磁环等等。
三相并网逆变器LCL滤波器的参数设计与研究
三相并网逆变器LCL滤波器的参数设计与研究一、本文概述随着可再生能源的快速发展，三相并网逆变器在电力系统中的应用越来越广泛。
然而，并网逆变器产生的谐波会对电网造成污染，影响电能质量。
为了减小谐波对电网的影响，LCL滤波器被广泛应用于三相并网逆变器中。
LCL滤波器具有优良的滤波性能和高效率，因此，对LCL滤波器的参数设计进行研究具有重要意义。
本文旨在对三相并网逆变器的LCL滤波器参数设计进行全面研究。
介绍三相并网逆变器的基本原理及LCL滤波器的结构和功能；然后，分析LCL滤波器的主要参数（包括电感、电容等）对滤波器性能的影响，建立相应的数学模型；接着，根据电网谐波标准和电能质量要求，提出一种有效的LCL滤波器参数设计方法，并通过仿真和实验验证该方法的可行性和有效性；对LCL滤波器的优化设计和未来发展趋势进行讨论。
本文的研究不仅有助于提升三相并网逆变器的电能质量，还可为相关领域的研究提供有益的参考和借鉴。
二、三相并网逆变器与LCL滤波器的基本原理三相并网逆变器是一种将直流（DC）电源转换为三相交流（AC）电源的设备，主要用于将可再生能源（如太阳能、风能等）生成的直流电转换为适用于电网的交流电。
其核心功能是实现电能的转换与控制，以满足电网对电能质量的要求。
三相并网逆变器通常包括功率开关管、滤波器和控制策略等部分，其中滤波器的设计对于减小逆变器输出电流中的谐波分量，提高电能质量具有关键作用。
LCL滤波器是一种三阶滤波器，由电感（L）、电容（C）和另一个电感（L）组成，其结构特点是在电容两侧各有一个电感。
这种结构使得LCL滤波器在高频段具有较大的阻抗，而在低频段具有较小的阻抗，因此能够有效地滤除逆变器输出电流中的高频谐波分量，同时减小滤波器对逆变器输出电压的影响。
在三相并网逆变器中，LCL滤波器通常连接在逆变器的输出端，用于滤除逆变器输出电流中的谐波分量。
滤波器的设计需要综合考虑滤波效果、系统稳定性、成本等多个因素。
逆变器滤波器参数设置
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。
三相电压型逆变电路原理
三相电压型逆变电路原理
三相电压型逆变电路是一种能够将直流电能转换为交流电能的电路。
它主要由三相全桥逆变器、输出滤波器和控制电路组成。
在三相电压型逆变电路中，输入信号为直流电源，通过三相全桥逆变器将直流电压转换为交流电压。
三相全桥逆变器由六个功率开关管和反并联二极管组成，通过控制这些功率开关管的导通和关断，可以实现对输出交流电压的控制。
输出滤波器主要用于平滑转换后的交流电压，去除其中的谐波成分，并提供稳定的输出电压。
常见的输出滤波器包括电感滤波器和电容滤波器。
控制电路通过对逆变器的控制，实现对输出电压的调节和保护功能。
常见的控制方法包括PWM控制和SPWM控制。
PWM
控制通过不同占空比的脉宽调制，实现对输出电压的调节；SPWM控制则通过不同频率的正弦波形来控制输出电压的形
状和频率。
三相电压型逆变电路广泛应用于工业生产中，可以将直流电源转换为三相交流电源，满足各种电气设备的供电需求。
同时，由于逆变电路具有高效、可靠和稳定的特性，被广泛应用于太阳能发电、风力发电等可再生能源领域。
PWM型逆变器输出LC滤波器参数设计 自己 的
目录
1.LC滤波器设计原则
1.1. 原则1
输出额定电流时，电抗器上电压降应该小于额定输出电压的10%。
即满足：
ωLI N≤10%U N
1.2. 原则2
滤波电容上损耗的电流应该小于额定输出电流的10%。
即满足：
ωCU0≤10%I N
1.3. 原则3
ＬＣ滤波器截止频率应该远小于输出交流的最低次谐波频率，并且远大于基波频率，一般取1/10到1/5的载波频率。
f s 10<f L<
f s
5
2.设计步骤
2.1. 计算电抗器电感值
根据原则1计算电抗器的电感值，一般取
ωCU0≤10%I N
以保证滤波效果。
2.2. 选择截止频率
根据原则2选取LC滤波器的截止频率f L。
2.3. 计算滤波电容
根据计算出的电感和选取的截止频率，计算电容值。
截止频率公式为：
f L=
1
2π√LC
可以得到
C=1
L
ωL2，式中，角频率ωL=2πf L
电容的基波电流参数可以由下式计算:
I C=ω1CU O 式中，ω1是基波角频率，U O是额定输出电压。
逆变器工作原理
逆变器工作原理逆变器是一种将直流电转换为交流电的电子设备。
它在太阳能发电系统、风力发电系统、电动汽车和UPS（不间断电源）等应用中广泛使用。
逆变器的工作原理是将直流电源通过逆变器内的电子元件进行变换，输出交流电。
逆变器主要由以下几个部分组成：整流器、滤波器、逆变器、输出滤波器和控制电路。
首先，直流电源通过整流器将交流电转换为直流电。
整流器通常采用二极管桥或可控硅等元件，将交流电转换为脉冲直流电。
然后，直流电通过滤波器进行滤波，去除脉冲直流电中的脉动成分，使其变得更加平滑。
滤波器通常由电容器和电感器组成。
接下来，滤波后的直流电进入逆变器。
逆变器是实现直流到交流转换的核心部件。
逆变器内部通常包括多个功率开关器件（如MOSFET、IGBT等），通过对这些开关器件的控制，将直流电转换为交流电。
逆变器的工作频率通常为50Hz或60Hz，可以根据需要调节。
为了进一步提高输出电流的质量，逆变器输出后会经过输出滤波器进行滤波处理，去除输出波形中的谐波和高频噪声。
最后，逆变器的控制电路负责对逆变器的工作进行监测和控制。
控制电路通常包括微处理器、传感器和驱动电路等。
微处理器负责采集输入输出电压、电流等参数，并根据设定的控制策略对逆变器进行控制。
逆变器工作原理的关键在于通过逆变器内部的电子元件将直流电转换为交流电。
逆变器的输出电流质量、效率和稳定性等因素对于应用场景的要求有所不同，因此在设计和选择逆变器时需要根据具体的需求进行考虑。
总结起来，逆变器工作原理是通过整流、滤波、逆变和控制等过程将直流电转换为交流电。
逆变器在可再生能源发电、电动汽车和不间断电源等领域中起着重要的作用，其工作原理的理解对于应用和选择逆变器具有重要意义。
PWM型逆变器输出LC滤波器参数设计自己的资料
PWM型逆变器输出LC滤波器参数设计自己的资料PWM型逆变器是一种将直流电源转换为交流电源的电子装置。
它通过将直流电源转换为高频脉冲信号，然后使用逆变器将这些脉冲信号转换为交流电源。
PWM型逆变器的输出需要经过LC滤波器进行滤波，以消除脉冲信号的高频成分，使输出信号更接近理想的正弦波。
在设计PWM型逆变器输出LC滤波器的参数时，需要考虑以下几个方面：1.输出电流和负载电阻：首先确定所需的输出电流和负载电阻，以便确定滤波器的工作范围和额定电流。
2.输出电压波形：确定所需的输出电压波形，通常是正弦波或近似正弦波。
根据电压波形的要求，选择合适的滤波器参数。
3.输出电压纹波：确定所需的输出电压纹波的允许范围，以便选择合适的滤波器参数。
电压纹波较小时，滤波器的容值可以选择较小，电压纹波较大时，则需要选择较大的容值。
4.带宽：确定所需的输出信号的带宽，以便选择合适的滤波器参数。
带宽较小时，滤波器的电感值可以选择较大，带宽较大时，可以选择较小的电感值。
5.输出功率：确定所需的输出功率，以便选择合适的滤波器参数。
输出功率较大时，需要选择耐压较高的元件。
在滤波器设计中，可以使用以下公式来计算LC滤波器的参数：C = 1 / (2 * π * fc * L)其中，C为滤波器的电容值，L为滤波器的电感值，fc为滤波器的截止频率。
根据以上考虑，设计PWM型逆变器输出LC滤波器的参数的具体步骤如下：1.确定所需的输出电流和负载电阻。
根据负载电阻和输出电流计算滤波器的额定电流。
2.确定所需的输出电压波形。
根据输出电压波形的要求，选择合适的滤波器参数。
3.确定所需的输出电压纹波。
根据输出电压纹波的允许范围，选择合适的滤波器参数。
4.确定所需的输出信号带宽。
根据输出信号的带宽要求，选择合适的滤波器参数。
5.确定所需的输出功率。
根据输出功率的大小，选择耐压合适的元件。
6.根据以上参数，计算滤波器的电感值和电容值。
7.选择合适的滤波器元件，如电感、电容等。
双极性单相SPWM逆变器滤波电感电流值的近似计算方法
双极性单相 SPWM 逆变器滤波电感电流值的近似计算方法
低压电器 ( 2006 №11)
・
IL1 ≈ ( 1 /R + ω j 1 C ) U 1m ∠0 °
Edited by Foxit Reader Copyright(C) by Foxit Software Company,2005-2008 For Evaluation Only.
基频交流电压 U1m sin ω1 t在电感中产生的基 频电流为 ・ 1 +ω j 1 RC I L1 = U 1m ∠0 ° = 2 R ( 1 - ω1 LC ) + ω j 1L 1 /R + ω j 1C U 1m ∠0 ° ( 5 ) 2 2 ( 1 - ω1 / ωc ) + ω j 1 L /R 式中 ,ω1 L /R 为基频电压下电感阻抗与负载阻抗 的比值 。从低通滤波器的设计角度不希望滤波电 感对基频电压分压过大 ; 另外 , 电容器功率密度较 大 , 而电感器功率密度较小 , 滤波器的体积 、 重量 主要由电感的体积 、 重量来决定 。在其他条件不 变的情况下 , 电感的体积 、 重量随电感值的增加而 增加 , 从降低滤波器的体积 、 重量考虑 , 设计时希 [1 ] 望选择小的电感值 。因此 , 要求 ω1 L /R < 1。由
本文分析了双极性单相spwm逆变器的输出电压特性以及lc滤波电路特性提出了一种近似计算滤波电感电流有效值和峰值的方法为滤波电感设计提供了比较准确的数据
双极性单相 SPWM 逆变器滤波电感电流值的近似计算方法
低压电器 ( 2006 №11)
双极性单相 SPWM 逆变器滤波电感 3 电流值的近似计算方法
[2 ]
U SPWM = U 1m sin ω1 t + ∑U ( 2 k - 1 ) m sin ( 2 k - 1 )ω1 t
逆变器工作原理
逆变器工作原理逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的电子设备。
它在太阳能发电、风能发电、电动车、UPS电源等领域得到广泛应用。
逆变器的工作原理是通过将直流电源输入到逆变器中，经过一系列的电子元件和控制器的调节，将其转换为交流电源输出。
逆变器的工作原理主要包括以下几个关键步骤：1. 输入滤波：逆变器的输入端通常接收直流电源，但直流电源中可能存在一些杂散的高频噪声或者干扰信号。
为了保证逆变器的正常工作，需要对输入信号进行滤波处理，去除这些干扰信号。
2. 直流-直流转换：逆变器将输入的直流电源通过直流-直流转换器进行变换，将其调整为适合逆变器内部电路工作的直流电压。
这个转换过程通常通过开关电源技术实现，通过开关管的开关动作来调整输出电压。
3. 逆变：经过直流-直流转换后，逆变器将直流电能转换为交流电能。
逆变器内部的控制器通过对开关管的控制，将直流电源中的电能按照一定的频率和幅值进行开关，从而产生交流电能。
4. 输出滤波：逆变器输出的交流电信号通常还会存在一些高频噪声或者谐波成份，为了保证输出电能的质量和稳定性，需要对输出信号进行滤波处理。
输出滤波器通常由电感、电容等元件组成，通过对不同频率的信号进行滤波，去除谐波和噪声成份。
5. 控制与保护：逆变器内部还需要一套完善的控制和保护系统，用于监测逆变器的工作状态、调节输出电压和频率，并对逆变器的过载、短路、过温等异常情况进行保护。
这些控制和保护功能通常由微处理器或者专用控制芯片实现。
逆变器的工作原理可以简单总结为：输入滤波、直流-直流转换、逆变、输出滤波、控制与保护。
通过这些步骤，逆变器可以将直流电源转换为稳定的交流电源，满足各种电气设备的供电需求。
逆变器的工作原理虽然简单，但在实际应用中需要考虑不少因素，例如输入电压范围、输出电压稳定性、效率、响应速度等。
不同的逆变器类型和应用场景可能会有不同的设计和调节要求。
因此，在选择和使用逆变器时，需要根据具体的需求和应用环境来进行合理的选择和配置。
并网逆变器滤波器的设计
多功能集成
自适应滤波算法的应用将使滤波器能够更 好地适应电网和负载的变化。
未来滤波器可能会集成更多的功能，如无 功补偿、有功滤波等，以满足多样化的需 求。
新型滤波器及其在并网逆变器中的应用前景
新型滤波器
近年来，一些新型的滤波器如自适应滤波器、全数字滤波器等逐渐受到关注。这些新型滤波器具有更 高的性能和更低的成本，未来在并网逆变器中具有广阔的应用前景。
兼容性问题
不同地区和国家的电网标准和规定不 同，如何设计出兼容性强的滤波器也 是一个挑战。
未来滤波器技术的发展趋势
新型材料的应用
数字化控制
随着新材料的发展，未来滤波器可能会采 用新型的磁性材料和绝缘材料，以提高性 能和降低成本。
数字化控制技术的发展将进一步提高滤波 器的性能和响应速度。
自适应滤波算法
滤波器可以提供无功补偿功能， 对电网进行无功调节，提高电 网的功率因数。
滤波器可以抑制电网中的电磁 干扰，保护并网逆变器和电网 设备免受电磁干扰的影响。
滤波器在提高并网逆变器效率中的作用
滤波器可以减小并网电流的畸变，降低逆变器的损耗和温升，提高逆变器的效率。 滤波器可以减小线路阻抗对并网逆变器输出的影响，降低能量传输过程中的损失。
应用前景
新型滤波器的应用将进一步提高并网逆变器的性能和稳定性，降低对电网的谐波影响，提高系统的能 效和可靠性。同时，新型滤波器的应用也将推动相关产业的发展和进步。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
储能系统
并网逆变器也可用于储能系统的能量转换，将电池、超级电容等储能设备的直流电能转换为交流电能，实现储能 设备的并网运行。
并网逆变器的发展趋势
高效率与高可靠性
三相逆变电路滤波器设计
三相逆变电路滤波器设计
三相逆变电路滤波器设计指的是为三相逆变电路设计一种滤波器，用于滤除逆变器输出电流或电压中的谐波分量，得到较为理想的正弦波输出。
以下是一些示例：
1.LC滤波器：由电感和电容组成，可以对一定频率范围内的谐波进行滤波。
对于三相逆变电路，可以设计三个LC滤波器分别对三相输出进行滤波。
2.输出滤波器：通常采用电感和电容的组合，用于减小逆变器输出电流和电
压中的谐波分量。
常用的输出滤波器包括π型滤波器和T型滤波器等。
3.多重化滤波器：通过将多个逆变器或变压器进行串联或并联，以增加输出
电压或电流的相位数，从而减小谐波分量。
这种滤波器适用于大功率场合，但电路复杂度和成本较高。
总之，三相逆变电路滤波器设计旨在减小逆变器输出电流或电压中的谐波分量，得到较为理想的正弦波输出。
在实际应用中，根据具体的逆变器和系统要求，选择适合的滤波器类型和参数进行设计，以达到最优的性能指标。
光伏逆变器中的直流滤波器作用
光伏逆变器中的直流滤波器作用直流滤波器在光伏逆变器中起到了重要的作用。
它主要用于滤除逆变器输出的交流组分，使输出直流电流更稳定、平滑和纯净。
下面将详细阐述直流滤波器的作用。
1.平滑输出：光伏逆变器输出的电流是通过直流滤波器进行调整的，直流滤波器可以滤除了输出电流的交流成分，在一定程度上消除了电流的纹波，使得输出电流更加平滑稳定。
这对于一些对电流纹波要求较高的应用非常重要，例如：需要将光伏逆变器的输出接到电网，如果直流电流带有较大的纹波，那么对电网的稳定性会有一定的影响。
2.减小谐波：光伏逆变器输出的是交流电，其中可能会存在一些谐波成分。
直流滤波器通过将交流电转换为直流电，减小了输出电流中的谐波成分，降低了谐波对其他设备的干扰，提高了系统的功率因数。
3.滤波作用：光伏逆变器的输入电路通常是通过一个整流器将交流电转换为直流电。
然而，由于整流过程中存在开关操作，其输出的直流电波形可能不是非常平滑。
通过在整流器的输出端加上直流滤波器，可以对直流信号进行滤波，去除其中的谐波成分和纹波，使得输出的直流电信号更加稳定。
4.保护逆变器：直流滤波器还可以对逆变器进行保护。
在光伏发电系统中，逆变器是非常重要的组件，负责将光伏电池板输出的直流电转换为交流电进行配电和使用。
逆变器对输出电流质量的要求非常高，任何电流纹波或谐波都可能导致其工作不稳定甚至损坏。
直流滤波器可以起到一定的保护作用，滤除低频谐波和纹波，使得输入逆变器的直流电信号更加稳定，减少对逆变器的冲击。
综上所述，光伏逆变器中的直流滤波器主要用于对输出直流电进行滤波，使其更加平滑、稳定和纯净。
它对于提高系统的功率因数、减小谐波、保护逆变器等方面起到了重要作用。
直流滤波器的设计和选择对光伏逆变器的性能和稳定性有着重要的影响，因此需要合理选用和配置直流滤波器，以满足光伏逆变器的需要，并确保系统的可靠性和稳定性。
-逆变器输出滤波器计算-
输出滤波器的计算一、滤波器选择的部分指标（1）逆变电源的空载损耗是逆变电源的重要指标之一。
空载损耗与空载时滤波器的输入电流有关，电流越大，损耗越大，原因有以下两个方面：一方面，滤波器的输入电流越大，逆变开关器件上的电流越大，逆变器的损耗就越大；另一方面，空载时滤波器的输入电流也流过电抗器及电容器，电流增大也会使电抗器及电容器的损耗增大。
所以从限制空载电流的角度来讲，空载时滤波器的输入电流不能太大。
一般的，空载时滤波器的输入基波电流不能超过逆变电源的额定输出电流的30%。
设I m 表示空载时输入滤波器的输入基波电流的有效值，U 0表示输出电压基波的有效值，Wo 为基波角频率，则由图1可得： 00Im CU ω= （1）有上式可知，空载时滤波器输入基波电流的大小与C 成正比。
所以从限制逆变电源空载损耗的角度来讲，LC 滤波器的电容之不能太大。
（2）逆变电源对非线性负载的适应性指标逆变电源对非线性负载的适应性是衡量逆变电源性能优劣的重要指标。
非线性负载之所以会引起逆变电源输出电压波形的畸变，是因为非线性负载时一种谐波电流源，它产生的谐波电流在逆变电源输出阻抗上产生谐波压降，从而引起输出电压波形畸变。
可见逆变电源的输出阻抗直接关系着逆变电源对非线性负载的适应性，输出阻抗越小，逆变电源的输出阻抗直接关系着逆变电源对非线性负载的适应性，输出阻抗越小，逆变电源对非线性负载适应性越好。
开环时逆变电源的输出阻抗就是LC 滤波器的输出阻抗，根据公式LC L Z 201ωω−=（2）在L 、C 乘积恒定时，L 越小，则输出阻抗值越小。
当逆变电源采用电容电流及电压瞬时值反馈控制方案时，可以得到和开环时相同的结论。
综上说述可以得到以下两点结论：1）在L 、C 之积恒定时，L 越小，逆变电源的输出阻抗越小，逆变电源对非线性负载的适应性越好；2）L 越小，越不容易出现过调制，逆变电源对非线性负载的适应性越好。
、（3）在采用同步调制控制方式的逆变电源中，频率为（2ωs -ω0）的谐波是逆变器输出PWM 波中复制最高的谐波，它对输出电压的波形影响最大。
基于PWM逆变器的LC滤波器
第 5期
俞杨威 ,等 : 基于 PWM 逆变器的 LC滤波器
・51・
因此 ,滤波器设计目标包括 : ① 输出电压的谐波含量 小; ② 滤波参数和体积小 ; ③ 滤波器的阻频特性好 ; ④ 滤波系统消耗的功率小 。根据以上原则 , 即可 对滤波器的特性进行分析 。 LC 滤波器的传递函数为 :
U o ( s) = U i ( s) 1 s +
ω1 —基波角频率 ;ωm —m 次谐波角频率 ; Is — 式中 电感电流的基波有效值 ; ^ Im s —m 次电感电流的谐波
^ 有效值 ; U o —电容电压的基波有效值 ; U m 次电 mo —
容电压的谐波有效值 。 对于 PWM逆变器的输出电压而言 , 谐波分量相 对于基波来说非常小 , 因而式 ( 2 ) 可以简化为 : 2 2 ( 3) Q ≈ ω1 L Is +ω1 CU o ωL = LC 滤波器的截止角频率 :
参考文献 ( Reference) :
[1] 伍家驹 ,章义国 ,任吉林 ,等 . 单相 PWM 逆变器的滤波
3 设计实例
本研究针对单相 PWM 逆变电源进行了滤波器 参数设计 , 逆变器参数如下 :输出电压 U o = 240 V , 容量 6 kVA , 输出基波频率 f1 = 50 H z, 载波频率 fs = 20 kH z。 逆变器主电路拓扑 , 如图 1 所示 , 控制电 路用数字控制实现 。 综合考虑滤波器输出电压 THD、 系统的动态响 应以及体积 、 重量等因素 , 选取截止频率 fL = 0. 1 fs = 2 kHz,结合式 ( 11) , 选取 :L = 700 μH; C = 10 μF。 此时 , 滤波器传递函数为 :
1
LC ( 4)
有源滤波器中输出滤波器的参数设计及优化
性的影响，而且其电路模型和并联型有源滤波器的 在 2- 电路模型有很大不同。本文结合实际课题， 并在此基础上 !&!- 的框架内研究 2- 的工作原理， 提出了一套 2- 的参数设计及优化方法。
$% 参数的优化和仿真 利用 @ABCAD 软件对 8: 参数进行仿真优化， 优化目标为： 输出电压 #在 ’A’: 补偿频率范围内， 最大幅值失真为输入电压的 &%M，最大相移为 #"； $在开关频率段 8: 至少将开关谐波衰减至 5M。 仿真模型如图 $ 所示， 仿真参数为： 电网等效电 !&’ 感 #2;%4&<=6 电网等效电阻 $2;%4#%6 输出电感 #(; 直流侧电压 )E.;G%%3， 逆变器额定功率 &*; %4#<=， 谐波频率 ’+ ;5#%=?， ’A’: 补偿 的频率范围 5%>O， 为 &5 次，’2;G4#>=?。根据前面介绍的方法可初步确 定 8: 的参数J#(;%4#<=， !(;G%!:。 图 F 示 出 用@ABCAD 得 到 的 8: 参 数 变 化 对 ’A’: 补偿频率范围内频谱特性影响。
第 !" 卷第 # 期 $%%# 年 &% 月 式中 !( "#( —— —8: 的电容值和电感值 —输出电感的电感量 #—— —电网等效电阻值和电感值 $2， #2——
电力电子技术 ’()*+ ,-*./+(01.2
3(-45"6 7(4# 8./(9*+6 $%%#
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
输出滤波器的计算一、滤波器选择的部分指标（1）逆变电源的空载损耗是逆变电源的重要指标之一。
空载损耗与空载时滤波器的输入电流有关，电流越大，损耗越大，原因有以下两个方面：一方面，滤波器的输入电流越大，逆变开关器件上的电流越大，逆变器的损耗就越大；另一方面，空载时滤波器的输入电流也流过电抗器及电容器，电流增大也会使电抗器及电容器的损耗增大。
所以从限制空载电流的角度来讲，空载时滤波器的输入电流不能太大。
一般的，空载时滤波器的输入基波电流不能超过逆变电源的额定输出电流的30%。
设I m 表示空载时输入滤波器的输入基波电流的有效值，U 0表示输出电压基波的有效值，Wo 为基波角频率，则由图1可得： 00Im CU ω= （1）有上式可知，空载时滤波器输入基波电流的大小与C 成正比。
所以从限制逆变电源空载损耗的角度来讲，LC 滤波器的电容之不能太大。
（2）逆变电源对非线性负载的适应性指标逆变电源对非线性负载的适应性是衡量逆变电源性能优劣的重要指标。
非线性负载之所以会引起逆变电源输出电压波形的畸变，是因为非线性负载时一种谐波电流源，它产生的谐波电流在逆变电源输出阻抗上产生谐波压降，从而引起输出电压波形畸变。
可见逆变电源的输出阻抗直接关系着逆变电源对非线性负载的适应性，输出阻抗越小，逆变电源的输出阻抗直接关系着逆变电源对非线性负载的适应性，输出阻抗越小，逆变电源对非线性负载适应性越好。
开环时逆变电源的输出阻抗就是LC 滤波器的输出阻抗，根据公式LC L Z 201ωω−=（2）在L 、C 乘积恒定时，L 越小，则输出阻抗值越小。
当逆变电源采用电容电流及电压瞬时值反馈控制方案时，可以得到和开环时相同的结论。
综上说述可以得到以下两点结论：1）在L 、C 之积恒定时，L 越小，逆变电源的输出阻抗越小，逆变电源对非线性负载的适应性越好；2）L 越小，越不容易出现过调制，逆变电源对非线性负载的适应性越好。
、（3）在采用同步调制控制方式的逆变电源中，频率为（2ωs -ω0）的谐波是逆变器输出PWM 波中复制最高的谐波，它对输出电压的波形影响最大。
输出电压中，只要频率为（2ωs -ω0）的谐波符合要求，则其他高次谐波含量均能符合要求。
所以在这种情况下设计LC 滤波器是，只需考虑滤波器对（2ωs -ω0）频率谐波的衰减。
二、输出LC 滤波器的计算2.1综述一般说来，空载与负载相比，空载时电压中的频率（2ωs -ω0）的谐波含量是最大的，根据公式：)(*)1(1*2)2(1222200απββπωωJ N Q N b HF s ++=− （3）式中C L R Q L //=；00/)2(ωωω−=s N ；LC 20ωβ=；E U b /20=；22)1(/ββα−+=Q b ；)(1απJ 为1阶的Besset 函数，计算比较繁琐。
空载时，)2(00ωω−s HF 可表示为：)(*11*2)2(1200απβπωωJ N b HF s −=− （4）式中：00/)2(ωωω−=s N ；LC 20ωβ=；E U b /20=；βα−=1b 。
对式（4）进行分析，可得空载时)2(00ωω−s HF 的特性如下：a ，当逆变电源输入电压增大时，输出电压中的频率为)2(0ωω−s 的谐波的谐波含量将增大。
b ，当β在（0，1/N 2）范围内取值时，)2(00ωω−s HF 随β的增加而增加，其中最小值是一个大于18%的数。
c ，当β在（1/N 2,1）范围内取值时，随着β的增大，)2(00ωω−s HF 将减小，其最小值为0。
综上所述，可以的出如下结论： 1）对于采用瞬时值反馈方式的逆变电源，在考察输出电压中歌词谐波的谐波含量大小时，只需考虑特定谐波（ωs 或2ωs -ω0）的谐波含量即可。
只要特定谐波的含量满足要求，则其他各次谐波的含量均能符合要求。
2）在输入电压最高并且空载的情况下，输出电压的谐波含量是最大的。
3）能够使输出的谐波含量满足要求的β的取值范围为（1/N 2,1），在此范围内，谐波含量随β的增加而减小。
2.2 LC 滤波器参数设计方法LC 滤波器参数设计方法是建立在逆变电源的重要技术分析基础上的。
设计之前需要知道的基本参数有：额定输出电压的有效值U 0、输出频率f 0、开关频率f s 、最低感性功率因数θcos 、负载额定功率P 、滤波器输入PWM 波幅值的变化范围E min -E mzx 。
确定L 、C 参数所依据的设计指标有四个：1）输出电压谐波含量指标。
由用户对输出电压的单词谐波含量要求来确定该指标，输出电压波形满足要求。
2）滤波器的基波电压增益指标。
使逆变电压在输入电压最低、负载最重、感性负载、功率因数最低的情况下，输出电压仍能达到额定值，不发生过调制。
3）滤波器的空载输入基波电流指标，使空载损耗不致过大。
4）负载适应性指标。
在满足前三个基本指标的前提下，使逆变电源对非线性负载的适应性最好。
（1）由输出电压的谐波含量指标确定LC 的取值范围为了使输出电压中歌词谐波的谐波含量满足要求，只要使空载输入电压最高的情况下特定谐波的含量满足要求即可，设HF 0，表示特定谐波的谐波含量上限，该值根据输出电压的单次谐波含量要求确定。
令,01200)(*)1(1*2)2(HF J N b HF s ≤−=−απβπωω （5）式中：00/)2(f f f N s −=；LC 20ωβ=；max 0/2E U b =；βα−=1b 。
当β在（1/N 2,1）中取值时，可以满足式（5）的β的范围为10<≤ββ，β0时当式（5）中取“=”时β的取值。
由00βω=LC 所确定的曲线如图2所示，该曲线定义为临界谐波含量曲线。
满足输出电压谐波含量指标的LC 区域如图2中阴影所示。
（2）由滤波器的基波电压增益指标确定L 、C 的取值范围滤波器的基波电压增益g 为：ZL Z L g /sin )1(*2)/()1(/1002θβωωβ−++−= （6）式中：LC 20ωβ=，ω0为基波角频率。
为了使基波电压增益指标符合要求，应当使最大功率、最低感性功率因数负载条件下的基波电压增益不小于g ，，根据式（6）可得： ,002/sin )1(*2)/()1(/1g Z L Z L ≥−++−θβωωβ （7）式中：LC 20ωβ=，ω0为基波角频率，Z 为负载功率最大时的负载的阻抗值，θ为最低感性负载功率因数时负载阻抗角。
当β为小于1的某一特定值时，可求得当式（7）取“=”时的L 、C 值为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−−−=θβθβωβsin )1(cos )1()1(222,00g Z C ，L 0=β/ω0C 0 （8）满足基波电压增益指标的L 、C 制的范围为：000/,C L C C ωβ=≥ （9）在C-L 平面上，当β在0-1之间变化时，由（C 0，L 0）组成的曲线称为临界电压增益曲线，其图形如图3所示，满足电压增益指标的区域如图中的阴影所示。
（3）由滤波器的空载输入基波电流指标确定L 、C 的取值范围1)确定临界滤波电容值C min如图4所示，临界谐波含量曲线与临界电压增益曲线相交于A 点，同时满足谐波含量指标及电压增益指标的L 、C 区域如图4中阴影所示。
A 点对应的C 值称为临界滤波电容值C min ，临界滤波电容值是同是满足谐波含量指标及电压增益指标条件下滤波电容C 的最小值，由式（8）得：⎥⎦⎤⎢⎣⎡−−−−=θβθβωβsin )1(cos )1()1(222,00min g Z C （10）2） 确定空载输入基波电流指标当滤波电容去临界铝箔电容值C min 时，滤波器的空载输入基波电流的有效值为min 0min U C I ω= （11）空载输入基波电流指标I in ，按以下方式确定：I in ，应在满足I in ，〉I min 的前提下尽可能的大一些，一般不应超过逆变电源额定输出电流的30%。
3）确定LC 的取值范围I in ，对应得电容值为： 00,max U I C inω= （12）满足空载输入基波电流指标的C 值为：maxC C ≤ （13） 定于曲线C=C max 为临界基波电流曲线，如图5所示，，满足空载输入基波电流指标的LC 区域如图中阴影部分所示。
（4）根据逆变电源对现行负载适应性指标确定最优的L 、C 值逆变电源的负载适应性指标可表述如下：在满足谐波含量指标、基波电压增益指标及空载输入基波电流指标的前提下，数逆变电源对线性负载的适应能够性最好。
同时满足谐波含量指标、电压增益指标和空载输入基波电流指标的LC 区域如图6中的阴影所示。
由前面的分析可知：1）在LC 之积恒定时，L 越小，逆变电源的输出阻抗越小，逆变电源对非线性负载的适应性越好；2）L 越小，越不容易出现过调制，逆变电源对非线性负载的适应性越好。
所以图6中B 点对应的LC 值时最优值，其值为：opt opt in opt C L U I C 20000,,ωβω== （14）三、设计实例（1）设计要求有一相30KV A 的逆变电源，输出频率为400HZ ，额定输出电压115V ，最低负载功率因数cos θ=0.6（感性）。
三项输入交流电压为400V （+10%，-20%），输出变压器变比为2，逆变变电源采用电容电流及电压瞬时值反馈控制方式，f s =9.6KHz 。
对输出电压波形要求如下：总谐波含量<1%,单次谐波含量<0.5%(阻性负载)。
设计LC 滤波器参数。
（2）设计过程1）确定临界谐波含量曲线E max =400*1.1*1.25*0.5=275VN=（2f s -f 0）/f 0=2-9600/400=0.47591.0275/115*2/2max 0===E U bω0=2πf 0=800π（rad/s ）HF 0，=0.5% 有式（5）可求得β0=0.0574，临街谐波含量曲线如图7中曲线1所示。
2）确定临界电压增益曲线E min =400*0.8*1.25*0.5=200V 基波电压增益指标813.0200/115*2/2min 0,===E U g 额定负载阻抗Ω===−4408.030/10*115/3220P U Z最低感性负载功率因数cos θ=0.6由式（8）可得临界电压增益曲线，如图7中曲线2所示。
3)确定临界基波电流曲线由式（10）可得临界滤波电容值C min=153*10-6F=163uF由式（11）可得，I min=800*π*153*10-6*115=44.2A逆变电源的额定输出电流为I n=P/U0=30*103/115=260.87A取I，in=22%*I n=57.39A，由式（12）得C max=57.39/（800*3.14*115）=198.6uF可得临界基波电流曲线如图7中的曲线3所示。