光伏并网逆变器中滤波器的设计与研究

合集下载

光伏并网逆变器通用LCL滤波器的设计

对实际系统。应用ＭＡＴＬＡＢ仿真软件对设计结果进行了仿真验证，仿真和实验结果表明：采用所提出的ＬｃＬ滤波
器的设计方法，光伏并网逆变器性能良好。从而验证了这种设计方法的正确性和合理性。关键词：光伏并网逆变器；滤波器；电流纹波；谐波
中图分类号：ＴＭ６１４文献标志码：Ａ文章编号：２０９５ — ２８０５（２０１３）０５ — ００８７ — ０７
引言
伴随着近年来全球光伏发电装机容量的不断增加，光伏并网逆变器的需求量也日益增多，电网
过程中，电感两端电压的不断变化造成的。
从式（７）可以得出，电流纹波最大值如式（８）所
示。
ａｘ丽ＶＤＣｍａｘ
４、，＾ｌ＾，
（８）
、
从上面结果可以得出，电流纹波最大值并不是
摘要：从光伏并网逆变器的实际特点出发，对逆变器ＬＣＬ滤波器参数设计进行了研究。从逆变器对滤波器的实
际要求方面给出了ＬｃＬ滤波器的设计步骤和方法，对１００ｋＷ三电平并网逆变器滤波器参数进行了设计。同时，针
有效设计方法，同时针对１００ｋＷ三电平并网逆变

光伏并网逆变器的滤波与控制技术研究

先进控制策略研究
提出并实现了多种先进的控制策略，如最大功率点跟踪（MPPT）、电网同步、直流分量抑制等，提高了光伏并网系统的性能和稳定性。
滤波技术研究
针对光伏并网逆变器输出电流的谐波问题，深入研究了LCL、LLCL等滤波器设计方法和控制策略，有效降低了并网电流的谐波含量。
创新点归纳
控制策略创新
研究方法
本研究将采用理论分析、仿真验证和实验测试相结合的方法进行研究。首先通过理论分析建立光伏并网逆变器的数学模型，然后利用仿真软件对滤波器设计和控制策略进行验证，最后通过实验测试对研究成果进行实际应用和性能评估。
02
光伏并网逆变器基本原理与结构
光伏并网逆变器工作原理
光伏电池板将太阳能转换为直流电能。
滤波器设计方法与优化策略
基于频率响应的设计方法
根据逆变器输出电流的频率响应特性设计滤波器参数，以满足并网电流谐波标准。
基于优化算法的设计方法
采用遗传算法、粒子群算法等优化算法对滤波器参数进行优化设计，以提高滤波性能。
多目标优化策略
综合考虑滤波器成本、体积、重量等多个目标进行优化设计，以实现滤波器的最佳性能。
直流电能经过逆变器转换为交流电能，与电网同步。
逆变器通过控制开关管的导通与关断，实现直流电与交流电的转换。
转换后的交流电通过滤波器滤除谐波，得到纯净的正弦波电流并入电网。
光伏并网逆变器结构类型
1 2
单级式光伏并网逆变器
结构简单，成本低，但效率相对较低。
多级式光伏并网逆变器
结构复杂，成本高，但效率较高，适用于大功率场合。
实验验证与性能评估
01
搭建实验平台
根据逆变器参数和滤波器设计要求搭建实验平台，包括逆变器、滤波器

一种光伏逆变器的LCL滤波器设计

一种光伏逆变器的LCL滤波器设计LCL滤波器是一种常用于光伏逆变器中的电路元件，其主要作用是滤除输出电压中的高频波形以及高阶谐波，提高输出电压的纯度。

在设计LCL滤波器时，需要考虑滤波器的参数选择、电路拓扑、稳定性等多个方面。

1、滤波器参数选择LCL滤波器的参数选择是决定其性能的关键因素，主要包括电感值L、电容值C以及电阻值R。

为了提高滤波器的谐波阻抗，需要考虑L和C的大小，一般L的取值较小，而C 则较大。

同时，由于LCL滤波器具有一定的损耗，需要考虑R的取值，一般取数十欧姆至百欧姆之间。

2、LCL滤波器拓扑设计LCL滤波器的拓扑设计主要有串、并、星型等多种形式，其中串联LCL滤波器的形式较为常用。

在串联LCL滤波器中，一般由两个电感器和一个电容器构成，其中电感器之间需要设置一个串联阻抗来保证稳定性。

LCL滤波器的稳定性设计是指在设计过程中保证滤波器的稳定性和可靠性。

在设计过程中应考虑传输函数的稳定性和抖动问题，通过设计合适的零点和极点，来保证传输函数的稳定和可控性。

1、电感器L的选择电感器L的大小直接影响到LCL滤波器的谐波阻抗。

一般情况下，LCL滤波器需要滤除的频率范围为50~100Hz，因此在设计时电感器的取值一般在10~20mH之间。

电容器C的大小影响到LCL滤波器的谐波损耗，一般来说，C取值较大可以有效提高滤波效果，但同时会增加谐波损耗。

因此在实际设计时需要进行权衡考虑。

一般情况下，拓扑结构为串联的LCL滤波器中，C的大小可以取值为0.1~0.5uF之间。

电阻器R通常用于串联两个电感器之间，其作用是提高LCL滤波器的稳定性以及抑制电流谐波。

在实际设计中，电阻器的取值可以根据具体需求，取10~100欧姆之间。

串联式LCL滤波器实际上是由两个L序列与一个C序列组成，通过增加电阻器R的串联可以有效提高其谐波阻抗，降低纹波幅度。

1、传输函数的稳定性在光伏逆变器中，LCL滤波器的传输函数通常是一个高阶传输函数，其中存在多个零点和极点，其稳定性和抖动问题对系统的整体性能有很大的影响。

光伏并网逆变器LCL滤波器参数优化设计

光伏并网逆变器LCL滤波器参数优化设计雒向东;崔剑波【摘要】针对光伏并网逆变器LCL滤波器的大纹波电流和高频谐波损耗问题,分析了电感之和、电感比值和滤波电容值、谐振频率以及入网电流之间的关系,提出了一种LCL滤波器参数最优设计方法.分析了LCL滤波器的传递特性并建立了谐波等效模型,研究了滤波参数对谐振频率以及并网电流的影响,根据LCL滤波器的设计约束条件和光伏并网逆变器实例设计了一组最优参数,并进行了仿真研究.结果表明,提出的优化方案不仅能够有效抑制开关频率的高频纹波,还能减小电感取值和阻尼损耗.【期刊名称】《沈阳工业大学学报》【年(卷),期】2016(038)006【总页数】5页(P601-605)【关键词】光伏并网逆变器;LCL滤波器;纹波;损耗;优化设计;谐波等效模型;约束条件【作者】雒向东;崔剑波【作者单位】兰州城市学院培黎工程技术学院,甘肃靖远730070;兰州城市学院培黎工程技术学院,甘肃靖远730070【正文语种】中文【中图分类】TM135随着能源危机的日益加剧，光伏发电作为一种资源丰富、无污染的可再生能源获取方式受到国内外学者的高度重视［1－2］.光伏并网逆变器是光伏阵列和电网的连接装置，可实现直流电与交流电的转换，其性能的好坏直接影响光伏发电并网系统的高效稳定运行，因此，对并网逆变器的深入研究具有实际意义［3－4］.并网逆变器由电力电子器件构成，其工作过程需采用高频脉宽调制（PWM），这样会产生大量的开关高频谐波，对电网带来较大干扰影响，因此，需要在并网逆变器输出侧串联无源滤波器来抑制高频谐波.应用于光伏并网逆变器的无源滤波器一般可以分为L型、LC型和LCL型三种［5－6］.其中单电感L滤波器结构简单，但抑制高频能力较差且体积大，不利于成本控制，影响系统动态性能；LC滤波器是二阶系统，很难消除输出电流的高频分量，由于其电网阻抗角是未知的，从而会降低滤波效果；LCL型滤波器则在高频段具有很好的滤波作用，只需较小的电感就能滤波输出电流的高频分量，并且能够在一定程度上抑制电网侧的冲击电流，因此，LCL滤波器对光伏并网逆变器并网的电流谐波具有更好的抑制性能［7－8］.然而LCL是三阶系统，滤波参数的影响不可忽视，它不仅影响闭环控制系统的运行特性，还会影响并网逆变器的输出功率，因此，获取良好的滤波器参数也是一项至关重要的工作.本文基于应用于光伏并网逆变器中的LCL拓扑结构，首先建立了LCL滤波器的谐波等效模型，分析了电流传输特性，其次分析了电感之和、电感之比和滤波电容对系统谐振频率和输出电流幅值的影响，最后根据LCL滤波器的设计约束条件和光伏并网逆变器并网性能要求实例，设计了一组最优参数并进行了仿真研究.图1是含LCL滤波器的光伏并网逆变器结构图，LCL滤波器是并网逆变器与电网的接口.图1中，Up为逆变器逆变桥侧输出电压，L1为逆变桥侧电感，L2为网侧电感，C为滤波电容，iL2为并网逆变器的入网电流.1.1 LCL滤波器滤波性能根据图1求出并网逆变器输出电流iL2到逆变桥侧输出电压Up的传递函数为令L＝L1＋L2，即采用相同电感量的单L滤波器输出，则电流iL2到逆变桥侧输出电压Up的传递函数为函数G1（s）和G2（s）的伯德图如图2所示，从图2中可以看出，LCL滤波器在高频段的衰减特性明显优于单电感L滤波器，所以在达到相同滤波效果的前提下，LCL滤波器的体积要小得多，损耗自然也小一些.1.2 LCL滤波器谐波等效模型在光伏并网发电系统中，并网逆变器的开关频率远远大于电网频率，逆变桥侧输出电压中除了基波分量之外，还含有大量开关频率及其倍数的高次谐波.将LCL滤波器电路分解为基波等效电路和高频谐波等效电路，其中谐波等效电路如图3所示. 根据图3可以求得并网电流iL2谐波含量与逆变桥侧输出谐波电压Uph的传递函数为式中，h为输出电压谐波.由图3可得逆变器侧电感L1的电流iL1表达式为式中，XL1、XL2、XC分别为L1、L2、C阻抗值.由式（4）可知，电流iL1的大小主要由逆变桥侧电感XL1、网侧电感XL2与滤波电容XC并联阻抗XL2／／XC共同决定.因为在高频段XL2／／XC的取值非常小，所以XL2、XC的并联接入对电流iL1的影响不是很大，电流iL1大小主要是由XL1决定，因此，整个并网逆变器输出电流的大小主要由逆变桥侧电感L1的大小决定.本文以某并网逆变器开关频率fc＝20 kHz的实例进行分析，则在逆变桥侧输出电压的主要谐波为h＝20 000 kHz／50 kHz＝400次的高频谐波.为了深入分析LCL滤波器各参数之间的相互影响特性，假设在的条件下，对L1／L2、L1＋L2、滤波电容C三者之间的关系进行了频域分析，关系曲线如图4所示.从图4中可以看出，在L1／L2不变的条件下，随着滤波电容C取值的不断增大，L1＋L2的取值将会减小，从而能够有效节省滤波电感的体积，减轻系统质量，且节省了成本.根据式（3）可求出LCL滤波器的谐振频率为当总电感量L1＋L2的取值为定值时，LCL滤波器固有的谐振频率ωres与L1／L2、滤波电容C的三维关系曲线如图5所示.从图5中可以看出，当保持滤波电容C的取值大小不变时，LCL滤波器的固有谐振频率随着L1／L2取值不断增大而呈现增加的趋势.而当保持L1／L2的取值固定不变时，LCL滤波器的谐振频率随着滤波电容C取值的增大而减小.当LCL滤波器的谐振频率较小时，会对系统的中低频信号进行放大而带来较大危害.假设总电感量 L1＋L2取值保持不变，在 h＝400，谐波电压为单位幅值条件下，根据式（3）可以求得iL2、L1／L2与滤波电容C的关系曲线如图6所示.从图6可以看出，当滤波电容C的取值保持不变时，L1／L2取1～2时iL2的取值最小，且会随着L1／L2取值的不断增大而呈现增大的趋势.综合考虑取L1／L2的值为1.5时，LCL滤波系统具有最佳的滤波效果.通过上文分析可知，逆变桥侧滤波电感的设计依赖于电感的纹波电流，一般情况下纹波电流取为额定并网电流的10%～20%［9］.本文选取纹波电流为额定电流的15%，即可得式中：P为并网发电系统额定功率；Eg为电网电压；η为发电效率.本文所采用的光伏逆变并网发电系统的参数分别为：电网额定电压220 V，光伏逆变发电系统额定功率 3 kW，直流侧电压500 V，发电效率为90%.将这些参数代入式（6）可得又已知当时，ΔIL1有最大值，即将代入式（9）可得因此，在实际电路中取 L1＝3mH.对于滤波电容 C的选取不仅要考虑上述分析的滤波参数影响特性，还要考虑其无功功率影响.滤波电容 C的取值越大，则产生的容性无功功率就越多，会引起电感L1具有较大的流通电流；若滤波电容 C取值较小，则要提升滤波效果就需要增加电感值，会增大滤波系统体积和成本.根据约束条件可知，滤波电容所消耗无功功率的大小一般要小于并网发电系统额定功率值的5%，则可得滤波电容可取值C＝10μF.又根据约束条件知：光伏并网逆变系统的输出电流35次及以上的谐波含量应低于0.3%，则电感 L2的取值应满足对LCL滤波器而言，其谐振频率应大于10倍的电网电压基波频率且小于主电路开关频率的一半［10］，则可得根据前面的分析可知，L1／L2取1.5为最佳，结合式（11）和式（12）计算可得出网侧电感的最优取值为L2＝2 mH.根据光伏并网发电系统实例，可优化求得LCL滤波器的各参数最佳取值，具体如表1所示.根据表1的参数搭建了单相光伏并网逆变器仿真模型，图7分别是单电感L、LC 和LCL滤波条件下的输出电压电流波形.从图7中可以看出，在保持相同滤波参数的条件下，采用LCL滤波的光伏并网逆变器输出电流具有更小的谐波和畸变，表明LCL滤波器能够有效抑制高频谐波，且在滤波效果相同时，LCL滤波器具有更小的体积和损耗.本文根据LCL滤波器的传递特性建立了其等效谐波模型，分析了滤波电感之和、滤波电感比值、滤波电容取值、谐振频率和并网电流之间的变化关系，得出了电感比值和电容值的合适取值范围.结合光伏并网逆变器的实际和约束条件，设计了一组最优参数并进行了仿真研究，仿真结果表明，该方案可提高并网电流质量，降低阻尼损耗，具有一定的实际应用价值.［1］李俊峰，王斯成，常瑜，等.中国光伏发展报告［M］.北京：中国环境科学出版社，2011：1－110.（LI Jun-feng，WANG Si-cheng，CHANG Yu，et al. China development report of PV［M］.Beijing：China Environmental Science Press，2011：1－110.）［2］熊燕，刘鑫，马胜红.中国城市规模化光伏发电应用条件分析［J］.可再生能源，2012，30（1）：123－126.（XIONG Yan，LIU Xin，MA Sheng-hong.Application condition analysis for scaled PV power generation in urban area of China［J］.Renewable Energy Resources，2012，30（1）：123－126.）［3］曾正，杨欢，赵荣祥，等.多功能并网逆变器研究综述［J］.电力自动化设备，2012，32（8）：5－15.（ZENG Zheng，YANG Huan，ZHAO Rong-xiang，et al.Overview of multi-functional grid-connected inverters［J］.Electric Power Automation Equipment，2012，32（8）：5－15.）［4］王湘明，张玮玮，王卫鑫.并网逆变器功率合成谐波阻抗联合控制策略［J］.沈阳工业大学学报，2016，38（2）：127－132.（WANG Xiang-ming，ZHANG Wei-wei，WANG bined control strategy of power and synthetic harmonic impedance for grid connected inverter［J］.Journal of Shenyang University of Technology，2016，38（2）：127－132.）［5］杨仁增，张光先.LCL并网滤波器的非线性阻尼控制［J］.电工技术学报，2015，30（24）：152－159.（YANG Ren-zeng，ZHANG Guang-xian.Nonlinear damping controller for grid-connected LCL filters［J］.Transaction of China Electrotechnical Society，2015，30（24）：152－159.）［6］邱燕.三相并网逆变器滤波及锁相技术研究［D］.南京：南京航空航天大学，2012：1－66.（QIU Yan.Research on filtering and phase lock method based on three phase grid-connected inverter［D］. Nanjing：Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，2012：1－66.）［7］张正传，刘跃敏，范波，等.LCL滤波的PWM整流器固定开关频率控制研究［J］.电源技术，2015，39（2）：379－381.（ZHANG Zheng-chuan，LIU Yue-m in，FAN Bo，et al.Research of fixed switching frequency control for PWM rectifier with LCL filter［J］.Chinese Journal of Power Sources，2015，39（2）：379－381.）［8］张建，陆庆，郑崇伟，等.基于谐波频谱的LCL滤波器性能分析［J］.现代电子技术，2015，38（18）：16－18.（ZHANG Jian，LU Qing，ZHENG Chong-wei，et al. Performance analysis of LCL filter based on harmonic spectrum［J］.Modern Electronics Technique，2015，38（18）：16－18.）［9］崔文峰，胡森军，李武华，等.基于有源钳位的无变压器型单相光伏并网逆变器［J］.电工技术学报，2015，30（16）：26－32.（CUI Wen-feng，HU Sen-jun，LI Wu-hua，et al.An active voltage clamp transformerless inverter for singlephase photovoltaic grid-connected systems［J］. Transaction of China Electrotechnical Society，2015，30（16）：26－32.）［10］嵇保健，王建华，赵剑锋.不隔离单相光伏并网逆变器系统输入电流低频纹波抑制［J］.电工技术学报，2013，28（7）：139－146.（JI Bao-jian，WANG Jian-hua，ZHAO Jian-feng.Reduction of low frequency input current ripple in a nonisolated single phase photovoltaic grid-connecteds inverter ［J］.Transaction of China Electrotechnical Society，2013，28（7）：139－146.）。

光伏并网逆变器LCL滤波器的参数设计

光伏并网逆变器LCL滤波器的参数设计作者：马岩杨飞茹来源：《中国科技博览》2014年第36期[摘要]介绍三相SVPWM逆变器LCL滤波器的约束条件及参数的计算方法。

[关键词]并网逆变器 SVPWM LCL滤波器谐振频率中图分类号：V0551.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）36-0392-01随着全球范围内能源紧缺和安全问题的日益突出，可再生能源的利用引起广泛的重视。

大规模光伏并网发电是充分利用太阳能的一种有效方式，具有广阔的发展前景。

本文针对基于三相SVPWM调制的并网逆变器的LCL滤波器，提出了各项参数的约束条件和计算方法。

一、LCL滤波器的作用光伏逆变器是将直流电压经开关管动作，斩波为等效交流电压，而通过LCL滤波以后，形成正弦工频电流。

作为逆变桥和电网之间的桥接，通过它可以控制并网电流的幅值和相位，从而实现控制逆变器的功率输出，并且可以抑制输出电流的过分抖动和浪涌冲击。

二、LCL滤波器的原理LCL滤波器相对于LC滤波而言，增加了网侧电感L2，而使得其对L1电流I1的高频分量呈现高阻抗。

从而让I1中的高频分量通过低阻抗回路C释放。

这样有效减少了并网电流I2中的高频含量。

LCL滤波器具有比LC滤波更好的性能，能兼顾低频段增益和高频段衰减。

作为三阶系统，LCL滤波器需要确定两个电感和一个电容的值，增加了设计难度。

三、LCL滤波器的参数设计1.总电感量（L1+L2）的约束条件总电感量的约束上限，主要从最低启动电压下有功和无功的输出能力来考虑。

在考虑基频的情况下，可将LCL中的C暂不考虑，L1和L2合并计算。

通常情况下，我们首先要保证最低启动电压下可以输出额定有功电流，矢量图如图2所示。

其中US为电网电压、UL为电感压降、UI为逆变侧等效电压、IL为额定电感电流。

在这里我们设定的前提是在最低启动电压下输出额定有功电流，可以得到：但是我们所设计的逆变器往往需要应付各种工作情况。

光伏并网逆变器中i_p-i_q谐波电流低通滤波器的设计与仿真

求。因此，本文选择ＩＩＲ滤波器作为谐波检测装置。常用的ＩＩＲ数字低通滤波器有Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ、Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ、Ｅｌｌｉｐｔｉｃ和Ｂｅｓｓｅｌ滤波器。其中Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ低通滤波器在通带截止频率较低时，检测的精确性最好，非常适用于谐波电流检测中滤波。综合考虑低通滤波器的阻带纹
作者简历：廖天发（１９７７一），男，江西于都人，博士，讲师，研究方向为逆变电源及其控制策略。
・
５２・
惠州学院学报（自然科学版）
２０１５年第３５卷
图１中：ｃＩ＝ＬＣｏ．）ｔ１
ＯＳ。。叫
Ｊ；ｃ２＝［２ｃｏｓｃｏｔ２ｓｉｎｃｏｔ］。
中图分类号：ＴＮ７１３
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７１ —５９３４（２０１５）０３ —００５１ —０５
１引言
光伏并网发电是清洁的太阳能大规模开发的必然趋势，但光伏并网带来的谐波污染问题使电网电能质量下降严重，所以在光伏并网逆变器中设计一种高性能的低通滤波来抑制系统谐波和进行无功补偿非常必要。
输出的纹波电流较大，因此在设计时，考虑阻带纹波衰减，要加大低通滤波器的维数，而维数的增加将导致响应时间加长和超调加大；另外，低通滤波器输出的纹波系数也会受到谐波电流畸变率的影响，间接关系到谐波检测结

一种光伏逆变器的LCL滤波器设计

一种光伏逆变器的LCL滤波器设计随着可再生能源的发展和应用，光伏逆变器作为太阳能发电系统中的核心设备，扮演着将太阳能光电转换成交流电的重要角色。

而光伏逆变器的LCL滤波器设计对于提高逆变器的性能和稳定性具有关键作用。

本文将探讨一种光伏逆变器的LCL滤波器设计，分析其设计原理以及优势所在。

LCL滤波器是一种电路滤波器，用于消除逆变器输出电压中的高次谐波，从而保护负载并降低电网对逆变器的干扰。

LCL滤波器由电感L、电容C和电感L组成，其特点是在抑制谐波的也具有一定的功率因数校正和电流谐波抑制能力。

在光伏逆变器中，LCL滤波器设计的主要目的是提高输出电压的波形质量，并保证逆变器的稳定性。

设计LCL滤波器需要考虑逆变器的额定功率，根据其输出特性确定LCL滤波器的参数值。

需要考虑电网的特性，不同的电网对LCL滤波器的要求也不同，因此在设计过程中需要充分考虑电网的特性，确保LCL滤波器设计符合电网接口的要求。

还需考虑LCL滤波器在工作过程中可能出现的谐波问题，并针对性地设计滤波器参数，以保证逆变器输出电压的波形质量。

在实际应用中，LCL滤波器设计需要综合考虑多个因素，包括逆变器的性能需求、电网的特性以及滤波器自身的稳定性和可靠性。

下面，我们将从这几个方面详细分析光伏逆变器LCL滤波器的设计。

LCL滤波器的稳定性和可靠性同样需要在设计过程中加以考虑。

在实际应用中，LCL滤波器可能会受到电网电压、负载变化以及外部干扰等因素的影响，因此在设计LCL滤波器时需要采用合适的控制策略以确保其稳定性和可靠性。

可以采用自适应控制策略、预测控制策略或者滑模控制策略，以提高LCL滤波器在工作过程中的稳定性和抗干扰能力。

在LCL滤波器的具体设计中，还需要考虑电感和电容的损耗等因素，确保滤波器在工作过程中能够稳定可靠地工作。

光伏逆变器的LCL滤波器设计需要综合考虑多个因素，并根据逆变器的性能需求、电网特性以及滤波器的稳定性和可靠性加以设计。

一种光伏逆变器的LCL滤波器设计

一种光伏逆变器的LCL滤波器设计【摘要】光伏逆变器中的LCL滤波器设计是一项重要研究课题。

本文通过介绍LCL滤波器的工作原理和参数设计方法，探讨了其在光伏逆变器中的应用及优缺点。

也探讨了逆变器的保护措施，以提高系统的稳定性和可靠性。

研究表明，光伏逆变器中LCL滤波器的设计对于降低电网污染和提高能源转换效率具有重要意义。

未来的研究方向将集中在进一步优化滤波器设计，提高系统的性能表现。

本文将为光伏逆变器中LCL滤波器的设计提供重要参考，促进相关领域的研究和发展。

【关键词】光伏逆变器，LCL滤波器，设计，工作原理，参数设计，保护措施，优缺点，应用，重要意义，未来研究方向，总结。

1. 引言1.1 背景介绍LCL滤波器由电感器、电容器和电阻器组成，可以有效抑制逆变器输出电流中的谐波，提高逆变器的工作效率和电能质量。

LCL滤波器的设计对于光伏逆变器的性能至关重要。

合理设计LCL滤波器的参数和选取适合的元器件，能够降低系统的损耗，提高系统的可靠性。

LCL滤波器的应用还能减少系统对谐波和互感干扰的敏感度。

深入研究光伏逆变器中LCL滤波器的设计方法和应用对于提高光伏发电系统的性能和稳定性具有重要意义。

本文将重点探讨LCL滤波器的工作原理、参数设计方法、逆变器的保护措施、优缺点以及在光伏逆变器中的具体应用，旨在为光伏发电系统的设计和应用提供指导和参考。

1.2 研究意义光伏逆变器中的LCL滤波器设计具有重要的研究意义，主要体现在以下几个方面：LCL滤波器的设计对于光伏逆变器的性能有直接影响。

LCL滤波器能够有效地减小逆变器输出电流中的谐波含量，提高逆变器的输出电压质量，降低电网对逆变器的干扰。

设计合理的LCL滤波器对于提高光伏逆变器的电能转换效率和稳定性至关重要。

LCL滤波器的设计对于光伏发电系统的运行安全性也具有重要意义。

逆变器在运行过程中会受到来自电网及电气设备本身的各种干扰，一旦逆变器出现故障可能会导致光伏发电系统的停运或损坏。

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

一种光伏逆变器的LCL滤波器设计

一种光伏逆变器的LCL滤波器设计光伏逆变器是将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电的设备。

在实际应用中，逆变器需要通过滤波器来减小输出电压中的谐波和滤除直流电流的成分。

而LCL滤波器因其性能优越，被广泛应用于光伏逆变器中。

本文将介绍一种光伏逆变器的LCL滤波器设计，从而达到改善逆变器输出电压波形质量的目的。

1. LCL滤波器原理及特点LCL滤波器由电感、电容和电阻构成，其原理是通过谐波电流在电感中产生电压，使得滤波器对谐波电流有较好的阻抗。

相比于其他滤波器，LCL滤波器具有以下特点：（1） LCL滤波器在高频谐波上具有较低的阻抗，能够有效滤除谐波电流，提高逆变器输出电压的谐波含量。

（3） LCL滤波器的参数设计较为复杂，需要考虑电网的特性、逆变器的工作频率、电容和电感的选择等多个因素。

2. LCL滤波器设计步骤（1）确定工作频率LCL滤波器的工作频率由逆变器的工作频率决定，一般为50Hz或60Hz。

在设计LCL滤波器时，需根据实际工作频率选取合适的电感和电容值。

（2）选择电感和电容值根据电网的特性和谐波分析结果，确定LCL滤波器的电感和电容值。

在选择电感时，需考虑电感的铁心损耗、铜损耗以及谐波电流的频率等因素；在选择电容时，需考虑电容的额定电压和谐波电压的峰值。

（3）确定阻尼电阻值LCL滤波器的阻尼电阻用于阻尼并消除并联谐波谐振。

其阻尼电阻值可根据逆变器输出功率和谐波分析结果计算得出，通常为几十欧姆到几百欧姆之间。

3. 实例分析以某光伏逆变器的设计为例，该逆变器的工作频率为50Hz，输出功率为100kW。

根据电网的谐波分析结果，需要设计一个LCL滤波器用于滤除5次谐波。

首先确定电感值，根据工作频率和输出功率计算得出电感的合适取值范围，然后根据电感的铁心损耗和铜损耗来确定最终的电感值。

最后确定阻尼电阻值，根据并联谐波谐振的特性和谐波分析结果计算出阻尼电阻的取值范围，并通过实验来确定最终的阻尼电阻值。

07-王振存-光伏并网逆变器LCL滤波器的设计

电流纹波最大为：
udc udc Tp L Tp 4 3L 4 3imax
18
四、LCL滤波参数设计
（4）两个电感比值确定图为h次开关频率谐波电流下的等效单相LCL滤波器结构，在高频逆变状态，并网逆变器是一个谐波发生器，网侧相当于短路。由诺顿定理可知，并网逆变器桥臂侧可以用一个电流源与电感L1并联 ii hsw u hsw / sw L1 等效，电流源。
ia L 上桥臂关断时： a t usa Tp ta
当
udc u u 2 usa 0 dc dc * m*sin t 0 m 时： 3 3 2 3sin t 2udc usa ta (t ) tb (t ) 3 ia TP Lk 2udc 3 u m cos t 60o sa 3 2 TP 90o t 150o Lk
19
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
四、LCL滤波参数设计
iS hsw 1/ jsw L2 GL 2 ii hsw GL1 GC1 GL 2 1/ jsw L1 jswC1 1/ jsw L2
2 z LC 1/ L2C1 2 2 L1 L2 2 res sw sw L1 L2C1
20
四、LCL滤波参数设计
f res 1 2 L1 L2 1 L1 L2C1 2
1 r
rL1C1
iS hsw 1/ rL1C1 1 2 d dr L C 1 1 sw 1 d 1 0 2 r 1 ii hsw r L1C1 sw 1 1 2 sw rL1C1 r 1 d d L1C1 2 sw 1

一种光伏逆变器的LCL滤波器设计

一种光伏逆变器的LCL滤波器设计光伏逆变器是将太阳能电池板发出的直流电转换为交流电，供电给家庭、商业和工业用途。

在光伏逆变器中，LCL滤波器是用来滤除PWM逆变器输出电流中的谐波，以保证输出电流是理想的正弦波形。

LCL滤波器由LCL多项式构成，它是一种传输线滤波器。

传输线滤波器是一种基于固有传播特性的高阶滤波器，它特别适合于高频滤波。

LCL滤波器结构简单、损耗小，与L 滤波器相比，其滤波效果更好。

LCL滤波器有两个电感和一个并联三角形容抗器构成，其原理如下图所示。

[image]其中，L1和L2分别代表电感，C3是并联三角形容抗器，R1和R2表示串联的阻抗。

实际中，这里的R1和R2一般极小，具有高效率和小损耗的特点。

在设计LCL滤波器时，需要考虑滤波器参数的选择，包括电感和电容的选择，以及滤波器的稳定性和控制方法。

电感的选择应首先考虑保证电流滤波效果，其次是尽可能减少磁芯损耗和损耗的热效应。

一般情况下，电感采用铁芯电感，铁芯磁导率曲线是非线性的。

因此，LCL滤波器的电感需要经过合适的设计，以保证线性区域的使用。

实际LCL滤波器电感的设计时，考虑到应用场合的不同，应该按照建立合适的模型进行选择和设计。

C3的选取可以考虑通过等效电路方法，进行计算和仿真，以保证电容的安全性和滤波效果。

在稳定性的考虑上，应该保证其特性与设定参数之间的一致性，并且阻抗的选择要考虑到其在高频时的阻抗性质。

当LCL的内容大于50%时，LCL的选取也应该考虑到一定的低频阻尼。

对于LCL滤波器的控制方法，需要考虑到电网电压波动和逆变器输出，保证逆变器的输出电流稳定性，并且使其尽可能符合应用要求。

一般情况下，LCL滤波器的控制方法分为两种：电流控制和谐波抑制。

电流控制在LCL滤波器中具有良好的频率特性，可以控制逆变器输出电流，实现高阶滤波。

谐波抑制方法可以有效抑制谐波产生，提高输出电压质量，防止高温和损耗。

在实际工程应用中，LCL滤波器是一种较为常见的电子元件，其在光伏逆变器中，可以实现高效率和高精度的功率转换，滤波效果优异。

一种光伏逆变器的LCL滤波器设计

一种光伏逆变器的LCL滤波器设计光伏逆变器是将光能转换成电能的装置，主要通过太阳能光电效应将光能转化为直流电能，然后通过逆变器将直流电能转换成交流电能，以供电网使用。

在光伏逆变器中，LCL滤波器主要用于减小电力电子器件对电网的干扰，提高逆变器输出电流的质量。

LCL滤波器由电感器（L）、电容器（C）和电阻器（R）组成。

其基本原理是通过电感器和电容器组成的低通滤波器对逆变器输出的高频脉冲进行滤波，使其成为近似正弦波形的交流电流输入到电网中，同时通过电阻器实现对滤波器的阻尼，提高滤波效果。

LCL滤波器的设计需要满足一定的要求和指标，包括阻尼比、共振频率、电感器和电容器的选取等。

阻尼比是衡量滤波器的稳定性和抑制高频脉冲的能力的重要指标。

一般来说，阻尼比越大，滤波器的衰减能力越强，但过大的阻尼比会降低滤波器的暂态响应速度。

在设计LCL滤波器时，需要综合考虑阻尼比的大小，通常选择在0.7-1.2之间。

共振频率是滤波器设计中的关键参数。

共振频率取决于电感器和电容器的数值，可以通过数学计算或者仿真工具进行求解。

在设计LCL滤波器时，需要确保共振频率与逆变器输出电流频率相差足够大，以避免滤波器的共振现象对系统稳定性的影响。

电感器和电容器的选取需要根据逆变器的功率和电网的要求来确定。

一般来说，电感器的电流承载能力要足够大，电容器的电压承受能力要足够高，同时需要考虑滤波器的体积和成本等因素。

LCL滤波器是光伏逆变器中重要的组成部分，能够有效滤除逆变器输出的高频脉冲，使其输出成为近似正弦波形的交流电流，并且能够提高逆变器系统的稳定性和输出电流的质量。

在设计LCL滤波器时，需要考虑阻尼比、共振频率以及电感器和电容器的选取，以满足逆变器和电网的要求。

并网逆变器LCL滤波器参数设计综述

并网逆变器LCL滤波器参数设计综述并网逆变器LCL滤波器参数设计综述LCL型并网逆变器是作为可再生能源端与电网之间的重要转化接口，其中一个重要的研究问题是LCL滤波器的设计，目的是提高并网电流的质量。

但是由于LCL滤波器参数设计复杂，因此需要考虑多种因素来满足并网的要求。

文章则对LCL滤波器参数设计相关文献进行了归纳与总结，并指出了LCL滤波器参数设计的关键技术。

标签：并网逆变器；参数设计；电流质量；LCL滤波器Abstract：LCL grid-connected inverter is an important interface between renewable energy and power grid. One of the important research issues is the design of LCL filter to improve the quality of grid-connected current. However，due to the complexity of LCL filter parameter design，we need to consider a variety of factors to meet the requirements of grid connection. In this paper，the literature about parameter design of LCL filter is summarized，and the key technology of parameter design of LCL filter is pointed out.Keywords：grid-connected inverter；parameter design；current quality；LCL filter引言随着能源的不断消耗以及太阳能技术应用的不断发展，光伏发电技术得到了广泛应用。

一种光伏逆变器的LCL滤波器设计

一种光伏逆变器的LCL滤波器设计
光伏逆变器是将光伏电池板收集到的直流电能转换为交流电能的装置。

逆变器输出的电流和电压中可能会存在高频谐波，这些谐波会对电网和逆变器自身造成干扰和损害。

必须在逆变器的输出端加入滤波器来抑制这些高频谐波。

一种常见的逆变器滤波器设计是LCL滤波器。

LCL滤波器由一个电感L、两个电容C和一个变流器负载R组成。

它的设计目标是在一定的频率范围内实现衰减谐波信号，同时保持逆变器的吸收功率能力。

LCL滤波器的设计需要注意以下几个方面：
1. 电感L的选择：电感的主要作用是构成阻抗，并且在滤波过程中起到增加滤波回路的负载稳定性的作用。

电感的选择需要考虑滤波器的截止频率、负载电流和滤波器的尺寸等因素。

3. 变流器负载R的选择：变流器负载的主要作用是限制滤波器的谐振频率，保持逆变器的稳定性。

负载的选择需要根据滤波器的特性和逆变器的工作要求来确定。

4. 系统的Q值：Q值是衡量滤波器阻尼能力的参数，也是设计中的关键指标之一。

合理选择Q值可以实现对谐波的衰减和滤波器的稳定性。

在LCL滤波器设计中，还需要考虑其他因素，如逆变器的电流纹波、电路的热耗、电磁兼容性等。

在实际设计中，需要综合考虑系统的各种约束条件和性能参数，选择合适的电感、电容和负载等元件来设计滤波器。

LCL滤波器是一种常见的逆变器滤波器设计，它能够有效地抑制高频谐波，并保持逆变器的稳定性。

在设计过程中，需要综合考虑滤波器的参数和性能要求，选择合适的元件来实现最佳的滤波效果。

光伏并网逆变器中FIR滤波器的设计与实现

光伏并网逆变器中FIR滤波器的设计与实现陈科;范兴明;黎珏强;韦颖龙;刘旭东【摘要】为减少对电网的污染,在进行光伏并网逆变器设计时,要产生与电网同频、同相的交流电,并使并网逆变器的功率因数接近于1,这就要求滤除电网中的谐波信号.针对数字化并网逆变器,研究基于Matlab仿真软件与数字信号处理器TMS320F2812实现FIR数字滤波器的设计思路,并对仿真结果进行分析,提出了针对电网信号特点的滤波器设计方法,对光伏并网逆变器的设计有一定参考价值.%In order to reduce the pollution in power network, in the design of photovoltaic (pv) grid inverter, want to produce alternating current which has the same grid frequency and phase with power grid, and make grid inverter power factor close to 1, the harmonic signal in grid filter is required. In digital grid inverter, research based on Mat-lab simulation software and digital signal processor TMS320F2812 to realize the design idea of FIR digital filters, and the simulation results on the necessary analysis. According to the characteristics of the proposed power grid signal filter design method of photovoltaic (pv) grid inverter design has certain reference value.【期刊名称】《桂林电子科技大学学报》【年(卷),期】2012(032)001【总页数】3页(P49-51)【关键词】光伏并网;逆变器;电网谐波;FIR【作者】陈科;范兴明;黎珏强;韦颖龙;刘旭东【作者单位】桂林电子科技大学机电工程学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学机电工程学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学机电工程学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学机电工程学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学机电工程学院,广西桂林541004【正文语种】中文【中图分类】TM83逆变并网器能有效地将各种形式的绿色能源向电网输送［1-3］，在设计逆变并网器时为了减少对电网的污染和影响，要求产生与电网同频、同相的交流电，使并网逆变器的功率因数接近于1。

电力系统中光伏逆变器的滤波器设计研究

电力系统中光伏逆变器的滤波器设计研究随着人们对可再生能源的关注度不断提升，光伏发电作为一种清洁、可持续的能源形式，逐渐成为电力系统中的重要组成部分。

光伏逆变器作为将直流电转变为交流电的核心设备，在光伏发电系统中发挥着重要的作用。

然而，光伏逆变器在工作时会产生一些电磁干扰和谐波，给电网带来一定的负面影响。

因此，设计合理有效的滤波器成为了提高光伏逆变器性能和降低对电网干扰的关键。

一、光伏逆变器的工作原理光伏逆变器的基本工作原理是通过光伏阵列将太阳能转化为直流电，并经过滤波器去除其中的杂波和谐波，再经过逆变器将直流电转换为交流电，最终输入到电网中。

换言之，滤波器在光伏逆变器中的作用是对直流电进行滤波处理，确保输出的交流电信号的质量。

二、滤波器的分类在光伏逆变器中常用的滤波器有L滤波器、C滤波器、LC滤波器和LCL滤波器等。

L滤波器主要由电感和电阻组成，可以有效滤除高频噪声；C滤波器主要由电容和电阻组成，可以有效滤除低频噪声；LC滤波器是L滤波器和C滤波器的组合，可以同时滤除高频和低频噪声；LCL滤波器则是L滤波器、C滤波器和L滤波器的组合，具有更好的滤波效果。

三、滤波器设计的关键因素光伏逆变器中滤波器设计的关键因素主要包括滤波器类型的选择、滤波器参数的确定和滤波器的设计方法。

首先，根据系统的需求和输出特性选择适合的滤波器类型，通常综合考虑滤波效果、成本和体积等因素进行选择。

其次，根据滤波器类型的选择，确定合适的滤波器参数，如电感、电阻、电容等。

最后，根据滤波器参数的确定，采用合适的设计方法进行滤波器的设计。

四、滤波器设计方法的研究进展随着科学技术的不断发展和研究的深入，滤波器设计方法也在不断创新和改进。

目前，常用的滤波器设计方法主要有频域设计方法和时域设计方法。

频域设计方法是通过对输入信号和输出信号的频谱分析，从而确定滤波器的频率特性，进而设计出满足要求的滤波器。

时域设计方法则是通过对输入信号和输出信号的时域波形分析，从而确定滤波器的时域特性，进而设计出满足要求的滤波器。