[发明专利]自动调节谐振频率LCL滤波器及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力设备领域，尤其是涉及一种自动调节谐振频率LCL滤波器及其工作方法。

背景技术

随着化石能源的逐步枯竭，光伏发电技术因其清洁和可再生的优点越来越被研究人员所重视；且光伏发出的是直流电，需要经过逆变器转换为电网可接受的交流电，而光伏的主要利用形式是分布式发电，导致逆变过程中逆变器开关元件产生高次谐波分量，因此需要在逆变器与电网之间加入滤波器，提高电能质量。LCL滤波器因其在小电感情况下具有较好的滤波效果而得到广泛应用，现有LCL滤波器设计方法有三种。第一种是传统的LCL滤波器参数设计方法：通过反复迭代试凑，达到滤波电感和滤波电容取值最小的设计要求。第二种是专利CN104242617A《一种并网逆变器的LCL滤波器的参数设计方法》中基于桥臂输出电压抑制比的LCL滤波器参数设计的方法，在逆变器结构及调制方式确定的基础上，通过选取谐振频率和逆变器开关频率处的谐波衰减比例系数，可以保证在满足LCL滤波性能要求的同时，使得滤波电感和滤波电容取值最小。第三种是专利CN106253646A《提高弱电网适应能力的并网逆变器LCL滤波器参数设计方法》中根据桥臂侧电感电流最大纹波要求求取桥臂侧电感值，根据谐振频率稳定域求取滤波电容值和网侧电感值，保证在弱电网电抗变动时，系统谐振频率不会偏离稳定域。

然而，传统LCL滤波器参数设计方法需要反复迭代试凑去设计滤波电容和滤波电感的值，过程繁琐，结构复杂。而基于桥臂输出电压抑制比的LCL滤波器参数设计的方法虽然省去了反复迭代试凑的步骤，但是没有考虑分布式电源经过电缆线路并入电网时，线路上存在的电抗造成LCL滤波器谐振频率降低的问题，导致谐振频率下降至APF要求的控制范围内，对应次谐波分量被放大，削弱了APF滤波效果，使得电能质量无法满足并网要求。提高弱电网适应能力的并网逆变器LCL滤波器参数设计方法中虽然考虑了电网电抗的变化对LCL滤波器谐振频率的影响，但是在滤波器参数设计过程中，涉及的系数和需要采集的电气量较多；才能保证系统谐振频率始终在稳定域内，实现过程计算繁琐。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种自动调节谐振频率LCL滤波器，其可以根据实际滤波需求动态调节谐振频率，保证谐振频率始终保持在APF 正常工作的安全范围内；消除了线路上存在的电抗对谐振频率的影响；克服了现有的《提高弱电网适应能力的并网逆变器LCL滤波器参数设计方法》中需要采集的电气量多的缺陷；提高了分布式发电的电能质量的要求，减轻了运算的工作量，简化了滤波器结构，降低了成本。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种自动调节谐振频率LCL滤波器，其包括：三个逆变器侧电感L₁、一个电网侧电感L₂、设置于并网处的线路电感L_l，逆变器侧电感右端部接N组并联的电容器、接于N组并联的电容器且用于控制电容器投切个数的控制器；电网侧电感L₂左侧安装有测量逆变器输出电压u₁的第一电压互感器PT₁，所述线路电感L_l的右侧设置有测量并网处电压u₂的第二电压互感器PT₂，电网侧电感L₂左侧安装有用于测量电路i₁的电流互感器CT，所述第一电压互感器PT₁、第二电压互感器PT₂、电流互感器CT接于控制器。该新装置(自动调节谐振频率LCL滤波器)可以根据实际滤波需求动态调节谐振频率，保证谐振频率始终保持在APF正常工作的安全范围内；消除了线路上存在的电抗对谐振频率的影响；克服了现有的《提高弱电网适应能力的并网逆变器 LCL滤波器参数设计方法》中需要采集电气量较多的缺陷；提高了分布式发电的电能质量的要求，减轻了运算的工作量，简化了滤波器结构，降低了成本。

进一步，N的取值范围为：4≤N≤10，为了提高谐振频率调节精度，N不能过小；为了避免并联的电容器结构过于复杂和降低成本，N又不能过大；通常N 取4-10的整数。

自动调节谐振频率LCL滤波器的工作方法，该方法包括：

步骤一，将滤波器中的电容C1置换为N组小电容器，电容器容值为每组电容器与晶闸管串联后相互并联，分别记录逆变器侧的电感值L₁和电网侧的电感值L₂；