并网逆变器中LCL 滤波器的磁集成
2019-08-05 23:18:41 点击：
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本文针对并网逆变器的LCL滤波器，采用解耦磁集成的方法，通过合理的设计，有效地减小了磁芯体积。本文首先基于单相LCL型并网逆变器，提出LCL滤波器的磁集成方法，然后建立集成电感的等效磁路模型，分析由于公共磁芯磁阻不为零导致的耦合及其对LCL滤波器滤波特性的影响，并根据并网谐波电流标准，得到允许的最大耦合程度。
在此基础上，使用三相EI型磁芯，将这种解耦磁集成方法推广到三相LCL型并网逆变器中。最后分别针对单相和三相LCL滤波器，给出磁集成的设计实例，并进行实验验证，实验结果验证了本文所提出的磁集成方法的有效性。
1LCL滤波器的磁集成方法
图1为单相LCL型并网逆变器的主电路图，其中：L1、C和L2构成LCL滤波器；L1为逆变器侧电感；L2为网侧电感；C为滤波电容。
逆变器开关工作时，会在L1中产生高频谐波电流，与传统的单L滤波器相比，LCL滤波器增加了一条电容支路，这对高频谐波电流起到了旁路作用，从而大幅降低并网电流iL2中的高频谐波。通常，L2的基波压降很小，可近似认为电容电压uC等于电网电压ug，因此，电容电流iC基本保持不变。
在设计LCL滤波器时，为限制滤波电容导致的无功功率，一般将电容电流的基波有效值ICf限定在并网电流额定值IL2的5%以下[2]。另外，为减小功率器件损耗并避免过大的电感量，L1的最大纹波电流ΔIL1m通常取IL2的20%~30%[3]。结合第4节表1给出的样机参数，可得到额定状况下iL1、iL2和iC的仿真波形，如图2所示，图中：IL1m、IL2m和ICm分别为iL1、iL2和iC的峰值；ΔIL1m约为IL2的31%，ICf约为IL2的2.6%，IL2m和IL1m相近，ICm远小于IL1m。