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光伏并网逆变器主电路滤波设计

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nansir
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  • 2011-7-1 08:55:29
新能源版最近比较冷清,这很不符合新能源的火热行情啊,最近腾出点时间和大家讨论一下并网逆变器的设计,当然主要是抛砖引玉,想来想去还是决定先从滤波设计这块讲起
nansir
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  • 2011-7-1 09:17:08
 
并网逆变器会引入谐波干扰,IEEE Std1547-2003标准对并网发电的电源系统注入电网电流的谐波做出了严格的限制

nansir
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  • 2011-7-1 10:13:30
 
并网逆变器滤波的主要作用如下:
1) 有效的抑制了输出电流的过分波动;
2) 滤波作用,将开关动作所产生的高频电流成分滤除;
3) 输出滤波电感相当于连接电网和逆变桥的杠杆,通过它可以控制并网电流的幅值和相位,从而实现控制并网逆变器的功率输出,可以实现功率因数等于1,也可以根据需要向电网输送无功功率,甚至实现网侧纯电感、纯电容运行特性;
4) 使并网逆变器获得一定的阻尼特性,从而有利于控制系统的设计
nansir
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  • 2011-7-1 10:46:01
 
目前常见的逆变器输出滤波器一般有三种形式:L型滤波器、LC型滤波器和LCL型滤波器。根据逆变器运行不同状态,所选取的滤波器形式也不一样。对于独立运行时,一般采用LC型滤波器,当并网运行时有:L型滤波器、LC型滤波器和LCL型滤波器

拒绝变帅
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总工程师
  • 2011-7-1 10:58:49
 
等分析这3种情况的区别以及优缺点。
nansir
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  • 2011-7-1 11:19:07
 
哈哈,想偷懒直接分析LCL滤波呢,既然兄弟提出来了,就在这里说说:
单L型滤波主要应用于小功率场合,具有结构简单,电感主要根据电流的纹波系数和输出电压矢量关系来设计:
LC滤波对于并网逆变器来讲实际上和单L滤波区别不大,电容C相当于逆变器的一个负载,对滤波不起作用,而且增加无功损耗;
LCL滤波为三阶系统,具有更好的高频衰减特性,对高频分量呈高阻态,要达到相同的滤波效果,LCL滤波器总电感量比L型小得多,但作为三阶系统,LCL滤波需要确定两个电感量,一个电容量,增加了设计难度,而且LCL滤波还有谐振问题,控制回路设计比较复杂
LeerPeng
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LV8
副总工程师
  • 2012-6-4 18:40:43
 
对于LC滤波器,9楼“电容C对滤波不起作用”怎么理解?
不是L与C构成低通滤波器,在高频段以40dB/10dec衰减谐波吗?
ruanrunhua
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本网技师
  • 2012-6-26 14:54:38
 
电容直接与电网并联,电容电压直接跟着电网走了。
qiao-xl98
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本网技师
最新回复
  • 2019-10-11 20:48:44
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电容直接被旁路掉了,效果很小
gxstar
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高级工程师
  • 2016-10-14 15:21:51
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确实没什么效果实验做过
liurulecola
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本网技师
  • 2012-8-3 16:05:48
 
提示: 该帖被管理员或版主屏蔽
nansir
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  • 2011-7-1 11:08:34
 
由于LCL滤波器的独特优点近年来应用越来越多下图为它的原理图

拒绝变帅
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总工程师
  • 2011-7-1 11:14:35
 
LCL滤波器主要用在大功率场合吧,小功率(1KW以下)的场合也盛行了?
继续等版主分析它的谐振问题。
nansir
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  • 2011-7-1 11:21:24
 
呵呵,目前主要做大功率的,我想LCL设计没问题了,L设计应该不成问题吧
nansir
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  • 2011-7-1 14:21:12
 
nansir
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  • 2011-7-1 15:01:39
 
当L1=150uH,L2=80uH,C=100uF,Rd=1m欧时其波特图如下
jafck
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  • 2011-7-1 15:40:23
 
这种图是用什么软件弄出来的?
nansir
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  • 2011-7-1 17:21:58
 
matlab
a1=0.001*100*10^-6;
b3=0.15*0.08*100*10^-12;
b2=(0.15+0.08)*0.001*100*10^-9;
b1=(0.15+0.08)*10^-3;
num=[ a1 1];den=[b3 b2 b1 0];
sys=tf(num,den);
bode(sys)
拒绝变帅
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总工程师
  • 2011-7-2 19:32:50
 
matlAB真是方便啊,得抓紧学了。
myship02
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  • 2012-3-28 13:56:18
 
有没有matlAB的软件?在哪里下载?
jafck
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  • 2011-7-4 13:39:22
 
楼主,能否讲解下 a1 b1 b2 b3 num sys 的由来吗?
上面的公式只认得
den=[b3 b2 b1 0];
sys=tf(num,den);
bode(sys)
nansir
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  • 2011-7-4 14:52:31
 
L1=150uH,L2=80uH,C=100uF,Rd=1m;
a1=Rd*C;
b3=L1*L2*C;
b2=Rd*(L1+L2)*C;
b3=L1+L2;
可以找一本基础的MATLAB书看看如:“控制系统MATLAB计算及仿真”黄忠霖编
jafck
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  • 2011-7-4 14:58:45
 
恩,会的,谢谢推荐。
jafck
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  • 2011-7-4 13:31:44
 

帮你把拓扑简图补上,这样让大家看的更明白;

上图是:L C L单相谐波电路模型
一般情况下,电容的无功功率被限 制在系统功率的15%以内,
电容C的计算式为:

f 就是基波市电的频率 50HZ,P为输出功率,U 为峰值电压;
我看到的资料中有这么写:
当5<(Xl/X2)<1 0且 2< Xc< 5时,可以使纹波和滤波电感的体积达到折中值;
滤波电感 L:
首先要考虑基波在电感上的压降,一般为输出额定电压的3%~5%;其次,要使谐波电流的有效值约为逆变器电流容量10%~ 20%. 否则逆变器可能由于谐波电流过大而进入保护状态;最后考虑待滤除的干扰谐波频率 的衰减倍数指标 。

Udc为直流侧母线电压; fsw 为开关管频率;△i 为纹波电流(峰峰值)
---------------------------------------------------------
LC 会滤波,但也容易发生谐振,这个是我们关心的问题:

由于L和C的存在会使LCL滤波器发生谐振,PWM逆变器可视为谐波发生器。逆变器产生的某次 谐波 电流可能会对滤波器 的谐振产生激励 ,导致该次谐波幅值突然增大。使逆变器的输出电流发生振 荡。为抑制高次谐波,避免输出电流畸变,一般取谐振频率为基波频率的10 ~25倍.
因此,在设计滤波器的参数时,要考虑参数对频带和谐振频率的影响,滤波器的谐振频率为:


C值减小会使谐振频率升高。为了抑制谐振,我们在C支路上串联或并联一电阻元件。
就是 楼主电路提到的LCL电容的由来。

与楼主的电路不同,我这电路的C在上面。这种方法虽然抑制谐振很有效。但会带来能量损耗,降低系统效率,因此不适合在大功率系统中应用(大系统指10KW以上,但是现状是国内所有的厂家基本上是这样的结构),大家都在用,咱们也就用呗。
系统函数(复数,拉普拉斯变换,复频域分析):


上文内容部分摘自下面的书籍;虽然此书已经啃了2年了,看的还是很吃力。大学没有自动控制原理及数字信号处理课程,吃了很大的亏,自学太吃力。
nansir
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  • 2011-7-4 16:24:59
 
1、从滤波效果来看当(Xl/X2)=1时即L1=L2时滤波效果最好
2、我们将电容的无功功率限制在额定功率的5%左右;
3、至于总的电感量,和L1与L2电感量的设计正在整理,等整理好后在发上来和大家讨论
4、谐振频率主要考虑基波频率和开关频率共同的影响,一般取10倍基波和0.5倍开关频率之间
nansir
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  • 2011-7-4 16:29:16
 
呵呵,电子滤波器设计,很不错的一本书啊,兄弟可以像论坛推荐一下最为奖品啊
拒绝变帅
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  • 2011-7-7 23:10:40
 
版主怎么不继续了啊~
nansir
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  • 2011-7-8 10:16:16
 
呵呵,最近几天忙昏了,没更新,忙完继续
namin
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  • 2011-10-28 09:25:59
 
谢谢!
gebo8247048
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LV4
初级工程师
  • 2015-6-12 23:47:51
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兄台,有电子版的嘛 电子滤波器设计这本书 求分享下 1058321850@qq.com
菊水皇家2014
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助理工程师
  • 2015-1-29 14:12:08
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jafck
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  • 2011-7-1 10:04:50
 
把标准名附上:IEEE 1547《分布式资源与电力系统互连用IEEE标准》

IEEE 1547.1-2005 带电力系统的设备互连配电资源的合格试验程序;
IEEE 1547.2-2005 带电力系统的设备互连配电资源 应用指导;


拒绝变帅
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  • 2011-7-1 10:16:06
 
这个主题好,关注中。
barin
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  • 2011-7-1 14:00:22
 
顶起
虽然楼主抛出了砖,可实在囊中羞涩拿不出玉啊
为拿得出玉像楼主学习。。。
liyonghe
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  • 2011-7-4 17:22:01
 
关注……
she0800
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高级工程师
  • 2011-7-4 12:27:02
 
顶!
nansir
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  • 2011-7-8 10:36:14
 
在基波应用中,对于基波电流,LCL滤波器的滤波电容相当于开路,电路可以简化为图2所示的等效电路,图中的L代表L1和L2的总滤波电感。从稳态条件下并网逆变器输出有功(无功)功率的能力考虑,,并网逆变器LCL的总电感量(L1+L2)应予限制。
nansir
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  • 2011-7-8 10:57:05
 
nansir
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  • 2011-7-8 10:57:39
 
kinto
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本网技师
  • 2011-11-2 13:41:29
 
高手,继续
nansir
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  • 2011-11-3 09:40:25
 
http://bbs.21dianyuan.com/45584.html,我想说的大部分内容都已经在这个报告里了
jafck
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  • 2011-11-3 09:57:50
 
王工,最近肯定很忙。
guolei0352041
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  • 2012-3-28 14:18:13
 
王版主,我有几个疑问,还请帮忙回答一下,如果用SPWM,如你PPT上说明,怎么确认filter 衰减倍数? 计算出电容值很大,达到60uF了,感觉太大了!谐振频率在这个范围内,连接各个国家电网,就肯定不会谐振?
shuru1988
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LV3
助理工程师
  • 2012-6-14 15:32:10
 
需要LEM传感器的可以联系我asic-ic13@asic-ic.com
框子
  • 框子
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高级工程师
  • 2012-8-24 15:23:08
 
标记
zhengke520
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LV3
助理工程师
  • 2014-9-20 00:33:52
 
楼主,等效图上的 Us 电网电压和 Ui 逆变桥交流相电压标注反了吧?谢谢
超级马力
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LV6
高级工程师
  • 2015-12-11 11:05:08
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正在学习中
ngng1109
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LV2
本网技师
  • 2012-10-19 23:59:23
 
请问下楼主,500K并网逆变器,无隔离变压器,直接0.17MH电感的,推荐接LCL还是LC?
xtdfa
  • xtdfa
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高级工程师
  • 2014-6-26 15:56:29
 
楼主能否讲下并网电流外环,电容电流内环的主动阻尼控制?目前仿真仿不出来,很郁闷
chenjjun81
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本网技师
  • 2015-1-27 14:40:36
 
直接上产品
sunpower006
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LV6
高级工程师
  • 2015-10-16 21:51:43
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标记下
小胜
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LV6
高级工程师
  • 2015-12-10 09:28:25
  • 倒数7
 
请问楼主这个滤波电路的电感你是选的多大的
zhc787
  • zhc787
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LV8
副总工程师
  • 2016-10-15 20:23:43
  • 倒数4
 
很好的资料,学习了!
yaoyuanchen888
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本网技工
  • 2016-11-7 10:20:20
  • 倒数3
 
市场前景好,国外**大力扶持,像我们公司固特电源,正在研发光伏并网逆变器,新产品开发中,一个公司最主要,还是有新产品的导入,才能融入市场,被市场所认可!
亦如三秋
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LV6
高级工程师
  • 2016-11-21 10:13:52
  • 倒数2
 
我在有的书上看到有的是P型滤波,就是几个电容进行了并联,这个是什么意思?
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