[发明专利]采用分裂电容串联阻尼电阻的LCL滤波器及设计方法

权利要求书

1.一种采用分裂电容串联阻尼电阻的LCL滤波器，主要由网侧电抗器Lg、第一三相滤波电容器Cd1、阻尼电阻Rd、第二三相滤波电容器Cd2和并网逆变器侧电抗器Li构成；其中：网侧电抗器Lg和并网逆变器侧电抗器Li顺序串联连接，第一三相滤波电容Cd1和阻尼电阻Rd串联再与第二三相滤波电容器Cd2并联，将该并联支路看作一个整体，取三个完全相同的该并联支路，采用星形（Y）连接方式分别连接于两电抗器Lg、Li串联节点U1、V1和W1上；三相电网电源接到网侧电抗器Lg端子U、V和W上；并网逆变器的全控整流桥QH1的三相交流侧接到电抗器Li的端子U2、V2和W2上。

2.根据权利要求1所述采用分裂电容串联阻尼电阻的LCL滤波器，其特征在于，所述第一三相滤波电容器Cd1和第二三相滤波电容器Cd2取为相同的容值。

3.根据权利要求1所述采用分裂电容串联阻尼电阻的LCL滤波器，其特征在于，所述第一三相滤波电容器Cd1与阻尼电阻Rd的串联支路连接为星形Y连接方式，在电网电压较低的情况下，第一三相滤波电容器Cd1与阻尼电阻Rd的串联支路也可以连接为角形（Δ）连接方式，从而减小电容器和阻尼电阻的取值为星形（Y）连接方式的三分之一。

4.根据权利要求1所述采用分裂电容串联阻尼电阻的LCL滤波器，其特征在于，所述第二三相电容器Cd2连接为星形Y连接方式，在电网电压较低的情况下，第二三相电容器Cd2也可以连接为角形（Δ）连接方式从而减小电容器的取值为星形（Y）连接方式的三分之一。

5.一种权利要求1所述LCL滤波器中的阻尼电阻的设计方法，其特征在于，所述方法在计算机中依次按照以下步骤进行仿真设计的：

步骤（1）：在初始化模块中对LCL滤波器参数进行初始化，Lg为LCL滤波器的电网侧电感值，Li为LCL滤波器的逆变器侧电感值，Cf为LCL滤波器的滤波电容值；fb为基波频率，fsw为开关频率；并将初始化结果输入谐振角频率设计模块；

步骤（2）：在谐振角频率设计模块中，根据初始化的结果计算LCL滤波器的谐振角频率ω_res，并将该数值传给阻尼电阻参数设计模块，谐振角频率ω_res公式为：

ωres=Lg+LiLgLiCf;]]>

步骤（3）：在阻尼电阻参数设计模块中考虑分裂电容阻尼方案中的阻尼电阻值取R_d=2kR_b，其中R_b为传统无源阻尼方案中采用阻尼电阻值：

Rb=13ωresCf=13LgLi(Lg+Li)Cf;]]>

步骤（4）：在阻尼电阻参数设计模块中根据上述步骤中的给定和计算参数，按照下式选取参数k的下限值，以保证分裂电容阻尼方案在谐振频率处能够有效地抑制LCL的谐振峰值

k>61ωres2(Lg+Li)2-4=6LgLiCf(Lg+Li)3-4LgLiCf;]]>

步骤（5）：在上述（4）的前提下进一步确定k值的具体取值范围，分裂电容阻尼方案阻尼电阻功率损耗小于完全阻尼方案的阻尼电阻功率损耗，需要满足下式

2k2=(ω3ωres)2-[1+(ω3ωres)2]k+2>0;]]>

步骤（6）：在阻尼电阻参数设计模块中对于不同频率ω不断进行步骤（5），求出k值的取值范围并结合步骤（4）求出的k值下限值，从而确定出分裂电容阻尼方案的阻尼电阻的取值范围；

步骤（7）：阻尼电阻参数设计模块再根据以上得到的参数按照下述公式求解分裂电容阻尼方案在谐振频率处的衰减值dp，以及在基波频率、谐振频率和开关频率处与传统方案的功率损耗比η(ω)，并将这些结果传给参数输出模块；

dp=201g10+k2k2(Lg+Li)3LgLiCf;]]>

η(ω)=1+ω2Cf2Rd22/k+2kω2Cf2Rd2;]]>

步骤（8）：参数输出模块输出不同k值情况下的阻尼电阻值Rd，谐振频率处幅值衰减度dp，功率损耗比η(ω_b)、η(ω_res)和η(ω_sw)，最终根据幅值衰减度dp和功率损耗比η(ω_b)、η(ω_res)和η(ω_sw)选择阻尼电阻值Rd’。