[发明专利]一种基于改进型LLCL滤波器的并网逆变电路及其滤波方法

说明书

技术领域

本发明属于电网变换器的控制技术领域，尤其涉及一种基于改进型LLCL滤波器的并网逆变电路的有源阻尼法。 

背景技术

近年来，新能源的并网问题得到学术界的广泛关注。并网逆变器是并网电路中很重要的一环，采用PWM调制方法的并网逆变器具有单位功率因数、能量双向流动等优点，但是同时也会产生开关频率次的谐波，给电网带来谐波污染，甚至严重影响电气设备的正常运行和工作。 

为抑制并网逆变器所带来的高频谐波，可在逆变器和电网连接处加入低通滤波器，其中LCL滤波器优势较明显。近年，在LCL滤波器的基础上又发展出了一种新型高阶滤波器LLCL型滤波器，它用一个L-C谐振支路代替原有的电容支路，以消除开关频率次谐波。与LCL滤波器相比，LLCL滤波器要达到相同的滤波效果所需的电网侧电感值更小，并不会给控制带来额外困难。 

然而，作为一种高阶滤波器，LLCL滤波器与LCL滤波器一样存在正谐振峰，在谐振电流的激发下，可能会导致变换器控制的不稳定，进而引起系统谐振问题。为抑制谐振峰来保证系统的稳定，通常采用无源或有源阻尼方法。最简单的方法是在L-C支路上串联一个电阻。也可以通过并联Rd-Cd阻尼支路的方法，对于LLCL滤波器，有两种并联方法。三种无源阻尼法分别如图2所示，其中将Rd-Cd阻尼支路与L-C谐振支路并联能够更好地滤除开关次谐波，同时它在高频段也具有更好的滤波效果。但是，由于Rd-Cd阻尼支路中的阻尼电阻Rd的存在不仅需要消耗一定的有功功率，造成不必要的能量损失，同时也给系统的散热带来了一定的问题，尤其是大功率应用场合，往往需要为阻尼电阻设计专门的冷却装置。 

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，为了在不影响滤波效果的前提下，本发明引入了一种基于改进型LLCL滤波器的并网逆变电路的有源阻尼法，即去掉阻尼电阻Rd，通过取逆变器侧电流i₁作为外环电流反馈并取Cd阻尼支路电流i_c1作为内环电流来抑制谐振峰。同时对这种有源阻尼法的相关控制参数设计进行了详细地分析与推导。 

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案： 

1、一种基于改进型LLCL滤波器的并网逆变电路， 

并网逆变器通过改进型的LLCL滤波器与电网相连接，其中改进型的LLCL滤波器包括 第一滤波电感L₁、第二滤波电感L₂和谐振抑制支路，而谐振抑制支路由L_f-C_f串联谐振支路和C_d阻尼支路并联构成。并网逆变器通过第一滤波电感L₁与C_d阻尼支路相连接，电网通过第二滤波电感L₂与L_f-C_f串联谐振支路相连接，C_d阻尼支路与L_f-C_f串联谐振支路并联组成谐振抑制支路。 

2、一种基于改进型LLCL滤波器的并网逆变电路的有源阻尼法，其控制方法是： 

取逆变器侧电流i₁作为外环电流反馈，取C_d阻尼支路电流i_c1作为内环电流，从而达到抑制谐振峰，保证系统控制稳定的效果。 

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果： 

1、与LCL滤波器相比，本发明所提出的改进型LLCL滤波器并不会对系统造成额外的控制困难，并且能够达到更好的滤波效果，优势更明显。 

2、与带有Rd-Cd阻尼支路的LLCL滤波器相比，本发明所提出的改进型LLCL滤波器去掉了Rd阻尼电阻，避免了阻尼电阻所引起的能量损耗和散热等问题，通过引入有源阻尼法取得了更好的滤波效果，有效地抑制了谐振峰，使系统能稳定正常运行。 

附图说明

图1(a)为简化的简化的基于LCL滤波器的并网逆变电路原理图，(b)为简化的基于LLCL滤波器的并网逆变电路原理图，(c)为两种电路传递函数对应的伯德图； 

图2分别为LLCL滤波器的三种无源阻尼法及对应的伯德图； 

图3为本发明提出的基于改进型LLCL滤波器的并网逆变电路原理图； 

图4为基于改进型LLCL滤波器的并网逆变电路的系统控制框图； 

图5为基于改进型LLCL滤波器的并网逆变电路的开环传递函数伯德图；