[发明专利]一种有源电力滤波器输出滤波器设计方法及应用

说明书

本发明属于电力技术领域，公开了一种有源电力滤波器输出滤波器设计方法、存储介质及滤除逆变器，对滤波电感的参数取值进行设计；提出一种多目标优化的可视化算法；推导建立各设计目标和已知电感参变量之间的三元函数表述，并进行四维数据场可视化编程；兼顾多个设计目标，通过取交集运算给出满足多目标设计要求的最优解集并进行相应可视化。本发明采用的四维可视化算法直接从各个设计目标出发，先推导建立各设计目标和已知电感参变量之间的三元函数表述，并对其进行数据场可视化编程。从而使得求出的团解必然是符合预期要求的，而且求解的程序简易且固定，求出的结果清晰且直观。

技术领域

本发明属于电力技术领域，尤其涉及一种有源电力滤波器输出滤波器设计方法、存储介质及滤除逆变器。

背景技术

目前，交流侧输出滤波器是有源电力滤波器的一个关键组成部分，用于滤除逆变器开关动作产生的高频电压、电流纹波分量。常用结构有单L型和LCL型滤波器，单L型结构简单、易于设计，但对转折频率及以上的谐波只能提供-20dB/dec的衰减率，对开关纹波的滤除能力有限。而LCL滤波器的电容支路能有效滤除高频开关纹波，其频率特性在转折频率以上具有-60dB/dec的衰减率，故具备更良好的滤波效果。目前针对LCL滤波器三个器件参数的设计已有较多文献，合理的参数设计需要综合考虑电感压降、纹波电流能力、电容无功容量占比等诸多因素，存在一定的复杂性也是一大热点。但是当确定合理的滤波器参数之后，如何实现和制作符合参数要求的实体电感又成为一个新的难题。传统方法是根据以往的设计心得或依据厂家提供的范例迭代计算、反复验证，具体来讲，需要经过Ap值计算，铁芯选取，匝数、气隙计算，导线选取，磁通、损耗、表面积、温升、窗口利用面积验证等好多步骤，每一步的设计又包含很多细节，且每一步的设计欠佳都可能会导致不能满足要求，从而需要重新选择Ap值进行迭代优化，直到最终满足所有要求。可以看出传统电感设计方法过程复杂，且设计结果不一定可靠。如何更加简单有效地设计实际电感，工程案例尚且不多，具有较大分析价值和应用意义。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：(1)现有滤波器的单L型结构对转折频率及以上的谐波只能提供-20dB/dec的衰减率，对开关纹波的滤除能力有限。

(2)传统针对LCL滤波器三个器件参数的设计中，每一步的设计又包含很多细节，且每一步的设计欠佳都可能会导致不能满足要求。

(3)传统电感设计方法过程复杂，且设计结果不一定可靠；同时，现有工程案例尚且不多。

解决以上问题及缺陷的意义为：

传统电感设计过程复杂繁琐、带有重复性且很难求得可靠解析解，本发明简化有源有力滤波器的设计过程，通过四维数据场可视化编程直接给出满足多目标设计要求的最优解集，直观、清晰且简单、实用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种输出滤波器设计方法、存储介质及滤除逆变器，具体涉及一种多目标优化的有源电力滤波器输出LCL滤波器设计方法。

本发明是这样实现的，一种输出滤波器设计方法，所述输出滤波器设计方法包括：

建立输出滤波器各设计目标和已知电感参变量之间的三元函数，并对建立的三元函数进行四维数据场可视化编程；

结合获得的四维数据场可视化编程，通过取交集运算获取满足输出滤波器多目标设计要求的最优解集并进行相应可视化。

进一步，建立输出滤波器各设计目标和已知电感参变量之间的三元函数前，进行滤波电感的参数取值确定，电感的参数L取值范围为：

代入样机参数，得实际的总电感取值范围为196uH≤L≤386uH。

进一步，所述进行四维数据场可视化编程的方法包括：