[发明专利]一种并网逆变器的无源LCL滤波器参数优化设计方法

权利要求书

1.一种并网逆变器的无源LCL滤波器参数优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、构建LCL滤波器的高频等效模型数学模型，由LCL滤波器的高频等效模型得到逆变器输出的相电压u与桥侧电流i_i、网侧电流i_g以及流经滤波电容的电流i_c之间的传递函数，从而得到网侧谐波电流衰减比模型、阻尼损耗模型；

S2、利用双重傅里叶方法分析逆变器侧输出电压在开关频率、倍数开关频率及其边频带处的谐波含量，从而建立网侧电流THD估算模型；

S3、分别对无源LCL滤波器的总电感值L_t、桥侧电感值L₁、滤波电容C以及阻尼电阻R四个参数进行计算，得到参数的初步选取范围；

S4、结合参数的初步选取范围，采取控制变量法得到无源LCL滤波器的总电感值L_t、桥侧电感值L₁、滤波电容C以及阻尼电阻R四个参数与网侧电流总谐波畸变率、网侧谐波电流衰减比和阻尼损耗之间的关系，并绘制出它们的关系图，根据关系图得到参数的优化选取范围；

S5、根据粒子群算法，设定包含多期望函数的目标函数，结合网侧高次总谐波电流畸变率约束条件、总电感约束条件、电感比约束条件以及谐振频率约束条件，在参数的优化选取范围中选取无源LCL滤波器参数的最优解。

2.根据权利要求1所述的一种并网逆变器的无源LCL滤波器参数优化设计方法，其特征在于，步骤S1中所述的逆变器输出的相电压u与桥侧电流i_i、桥侧电流i_i以及流经滤波电容的电流i_c之间的传递函数的表达式如下：

其中，u(s)为相电压u的拉氏变换，i_i(s)为桥侧电流i_i的拉氏变换，i_g(s)为桥侧电流i_i的拉氏变换，L1和L2分别为无源LCL滤波器的桥侧电感值和网侧电感值，C为滤波电容，R为阻尼电阻。

3.根据权利要求2所述的一种并网逆变器的无源LCL滤波器参数优化设计方法，其特征在于，步骤S1中所述的网侧谐波电流衰减比模型的表达式为：

所述的阻尼损耗模型的表达式为：

P_LOSS≈3I_hs²R

其中，I_hs为流经阻尼电阻的开关频率以及多倍开关频率处的谐波电流有效值。

4.根据权利要求3所述的一种并网逆变器的无源LCL滤波器参数优化设计方法，其特征在于，步骤S2中所述的网侧电流THD估算模型的表达式为：

其中，|i_gx-h(jω_h)|表示第h次网侧谐波电流频域下的幅值，ω_h为h次谐波角频率，表示网侧x相电流第h次谐波畸变率，i_g0为网侧电流基波峰值，u_xn-h(jω_h)为逆变器输出x相相电压第h次谐波电压幅值。

5.根据权利要求4所述的一种并网逆变器的无源LCL滤波器参数优化设计方法，其特征在于，所述的第h次网侧谐波电流频域下的幅值表达式为：

6.根据权利要求5所述的一种并网逆变器的无源LCL滤波器参数优化设计方法，其特征在于，所述的网侧x相电流第h次谐波畸变率的表达式：