[发明专利]适应电网电抗变化的并网逆变器滤波器参数设计方法

摘要

本发明公开了一种适应电网电抗变化的并网逆变器滤波器参数设计方法。现有的LCL和LLCL滤波器的设计方法主要考虑并网电流谐波标准，而本发明进一步考虑到同时包含电感和电容的电网条件，通过基于阻抗的逆变器模型，利用无源性的概念来设计LCL和LLCL滤波器。该设计方法不仅能够满足并网电流谐波标准，还能使基于LCL和LLCL滤波器的逆变器系统在电网电感和电容的大范围变化下仍然能够保持稳定运行，具有更强的实用性和有效性。

主权项

1.一种适应电网电抗变化的并网逆变器滤波器参数设计方法，LLCL滤波器包括桥臂侧电感L₁、电网侧电感L₂、谐振电容C_f、谐振电感L_f，逆变器侧电感L₁与逆变器输出桥臂相接，电网侧电感L₂的一端与逆变器侧电感L₁相连，电网侧电感L₂的另一端作为滤波器输出与电网相连，滤波电容C_f与谐振电感L_f串联后的一端与逆变器侧电感L₁和电网侧电感L₂的中点相连，另一端连接逆变器输出桥臂；而LCL滤波器的拓扑结构只需在LLCL滤波器的拓扑结构上省略谐振电感L_f，其余不变；其特征在于，所述适应电网电抗变化的并网逆变器滤波器参数设计方法包括以下步骤：步骤1：计算最小的电网电感参数值L_{g_min}；步骤2：根据传统的滤波器参数设计方法，初始化以下滤波器参数值：L₁、L₂、C_total，L₁为滤波器的桥臂侧电感；L₂为滤波器的电网侧电感；C_total为滤波器的总电容；步骤3：根据步骤2得到的滤波器参数值，分别计算LCL滤波器的滤波电容C_{f_LCL}和LLCL滤波器的谐振电容C_{f_LLCL}及谐振电感L_f：对于LCL滤波器，滤波电容C_{f_LCL}可以按照如下公式确定：对于LLCL滤波器，谐振频率设置在开关频率f_s处，那么谐振电容C_{f_LLCL}和谐振电感L_f可以按照如下公式确定：式中，λ是数字控制系统的延时时间系数；步骤4：为了防止逆变器输出导纳和电网导纳的交互点落入非无源区间二，需要从总滤波电容C_total中分裂出一个电容作为最小的网侧电容C_{g_min}，可以根据下述公式计算网侧电容；C_{g_min}＝C_total‑C_f                       (4)式中，对于LCL和LLCL滤波器，C_f分别取C_{f_LCL}和C_{f_LLCL}；步骤5：选择控制器比例增益K_p的参数值；步骤6：滤波器参数漂移会导致非无源区间一的出现，可能会引起整个系统的谐振不稳定现象，因此将C_{g_min}分裂成EMI电容和阻尼电容C_d，并且在C_d支路串联阻尼电阻R_d形成RC阻尼来确保系统稳定；根据下述公式选择C_EMI和C_d，根据等效Q值法选取阻尼电阻R_d；步骤7：对步骤2、步骤3、步骤5和步骤6中选取的参数值进行校验：若满足最小电网电感和电容情况下，逆变器输出导纳和电网导纳的交互点频率f_i满足位于无源区间内，则校验通过，参数设计完成；若不满足，则校验未通过，返回步骤2进行新一轮的参数选取。