一种LCLC型无源阻尼电路、单相及三相并网逆变系统技术方案

本实用新型专利技术涉及电力电子装置技术领域，具体是涉及一种LCLC型无源阻尼电路、单相及三相并网逆变系统。包括LCL滤波器和无源阻尼电路，所述LCL滤波器包括逆变器侧电感、电网侧电感、滤波电容，所述无源阻尼电路包括旁路电容和阻尼电阻，所述旁路电容和阻尼电阻并联后与滤波电容串联。谐振频率下RC支路呈现纯电阻特性，可以有效抑制LCL滤波器的谐振尖峰；在电网基波频率下，阻尼单元呈现高容抗特性，流过电流较小，减小了阻尼电阻的基波损耗；实现了较小功率损耗下抑制滤波器谐振。

LCLC passive damping circuit, single-phase and three-phase grid connected inverter system

【技术实现步骤摘要】
一种LCLC型无源阻尼电路、单相及三相并网逆变系统
本技术涉及电力电子装置
，具体是涉及一种LCLC型无源阻尼电路、单相及三相并网逆变系统。
技术介绍
分布式发电系统中并网逆变器起到了新能源与电网以及用户之间接口的作用,为了抑制功率器件工作时产生的高频谐波，防止PWM脉宽调制过程产生的高频谐波污染电网，以及有效降低功率器件和系统阻尼的损耗，一般要求采用较低的开关频率，同时需要在并网逆变器的输出端配置滤波器，衔接逆变器与电网。传统的滤波器一般利用单L滤波器高频段-20dB/dec的衰减能力滤除并网逆变器输出的高次谐波成分，但对较大功率的并网逆变器则需要非常大的电感导致整个装置体积增大成本升高，动态响应能力急剧下降。高阶的LCL滤波器增加了一个电容支路，滤波电容对高频电路相当于短路，能够滤除大量的谐波，在低频段电容支路的阻抗大可等效为单L滤波器，保证了系统在低频段的响应特性。为克服系统的欠阻尼甚至无阻尼特性及LCL滤波器频率响应的固有谐振峰对电网稳定性的影响可以采用无源阻尼技术，在LCL滤波器电容支路上串联或并联一个阻尼电阻以改善系统的阻尼特性，该技术具有实现简单、成本低廉等优点，但同时也引入了额外的系统功率损耗。滤波电容串联电阻无源阻尼方法引入的功率损耗不大，但是降低了LCL滤波器的高频谐波衰减能力；而滤波电容并联电阻无源阻尼方法虽然不影响LCL滤波器的高频谐波衰减能力，但是会引入非常大的功率损耗，影响了整机效率。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供了一种LCLC型无源阻尼电路，在提高LCL滤波器的高频谐波衰减能力的同时也能够降低系统的功率损耗。为实现上述目的，本技术采用了以下技术方案：一种LCLC型无源阻尼电路，包括LCL滤波器和无源阻尼电路，所述LCL滤波器包括逆变器侧电感、电网侧电感、滤波电容，所述无源阻尼电路包括旁路电容和阻尼电阻，所述旁路电容和阻尼电阻并联后与滤波电容串联。进一步，逆变器侧电感的电感值Linv、电网侧电感的电感值Lg、滤波电容的电容值Cf、旁路电容的电容值C、阻尼电阻的电阻值R满足如下关系：其中Lp为逆变器侧电感的电感值Linv与电网侧电感的电感值Lg的串联值，即进一步，所述旁路电容的电容值C、阻尼电阻的电阻值R满足如下关系：其中ωsw为LCL滤波器的开关角频率。一种基于LCLC型无源阻尼电路的单相并网逆变系统，所述LCL滤波器的逆变器侧电感的输入端连接单相并网逆变器的输出端，所述LCL滤波器的电网侧电感的输出端连接电网系统。一种基于LCLC型无源阻尼电路的三相并网逆变系统，所述LCLC型无源阻尼电路包括第一组LCLC型无源阻尼电路、第二组LCLC型无源阻尼电路、第三组LCLC型无源阻尼电路；所述第一组LCLC型无源阻尼电路的a相逆变器侧电感的输入端连接三相并网逆变器的第一输出端，所述第一组LCLC型无源阻尼电路的a相电网侧电感的输出端连接电网系统的a相；第二组LCLC型无源阻尼电路的b相逆变器侧电感的输入端连接三相并网逆变器的第二输出端，所述第二组LCLC型无源阻尼电路的b相电网侧电感的输出端连接电网系统的b相；第三组LCLC型无源阻尼电路的c相逆变器侧电感的输入端连接三相并网逆变器的第三输出端，所述第三组LCLC型无源阻尼电路的c相电网侧电感的输出端连接电网系统的c相。进一步，所述三相并网逆变器的电源端接入电压为Udc的电源。本技术的有益效果如下：(1)谐振频率下RC支路呈现纯电阻特性，可以有效抑制LCL滤波器的谐振尖峰；在电网基波频率下，阻尼单元呈现高容抗特性，流过电流较小，减小了阻尼电阻的基波损耗；实现了较小功率损耗下抑制滤波器谐振。(2)阻尼电阻的取值在范围内，能够避免阻尼电阻的阻值如果过小，则对于谐振峰的衰减抑制能力不足，且会造成较大的阻尼损耗，避免阻尼电阻的阻值如果过高，则会对高频衰减特性造成严重影响。(3)旁路电容和阻尼电阻采用并联安装形式，不改变原滤波器电气节点，便于对已有LCL滤波器进行谐振抑制改造。无需复杂的反馈控制算法和额外的电压或电流传感器，使得并网滤波器整机系统性能可靠性和鲁棒性高，成本低廉、系统功率损耗小。(4)通过在滤波电容上串联一个RC支路，为LCL滤波器提供阻尼，有效抑制谐振；滤波电容减少了阻尼电阻在高频段的功率损耗。(5)能够保证滤波电容消除高频干扰的同时，也能够保证开关频率次的谐波电流不会在电阻上发热。附图说明图1为本技术的LCLC型无源阻尼电路的电路图；图2为本技术的LCLC型无源阻尼电路在单相并网逆变器中的示意图；图3为本技术的LCLC型无源阻尼电路在三相APF系统中的示意图；图4为未采用和采用本技术无源阻尼技术时滤波器的GLCLC1(s)的幅频特性图；图5为逆变器侧电感与总电感比值分别取0.5、0.6、0.7、0.8时GLCLC2(s)的幅频特性图；图6旁路电容和R-C阻尼器的阻抗特性图；图7a为LCL滤波器串联R后并网电流谐波频谱图；图7b为采用本技术LCLC滤波器后并网电流谐波频谱图。图中标注符号的含义如下：1-电网系统2-并网逆变器3-负载用电设备40-逆变器侧电感41-电网侧电感42-滤波电容43-旁路电容44-阻尼电阻a40-a相逆变器侧电感a41-a相电网侧电感a42-第一滤波电容a43-第一旁路电容a44-第一电阻b40-b相逆变器侧电感b41-b相电网侧电感b42-第二滤波电容b43-第二旁路电容b44-第二电阻c40-c相逆变器侧电感c41-c相电网侧电感c42-第三滤波电容c43-第三旁路电容c44-第三电阻具体实施方式以下结合实施例和说明书附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例1一种LCLC型无源阻尼电路，如图1所示，包括LCL滤波器和无源阻尼电路，LCL滤波器包括逆变器侧电感40与逆变器侧电感40连接的电网侧电感41，连接在两个电感之间的滤波电容42，无源阻尼电路包括旁路电容43和阻尼电阻44，旁路电容43和阻尼电阻44并联后与滤波电容42串联。电网侧电感41、滤波电容42、旁路电容43和阻尼电阻44的设计步骤如下：步骤(1)：初始化滤波器的参数，逆变器侧电感40的电感值Linv、电网侧电感41的电感值Lg、滤波电容42的电容值Cf、旁路电容43的电容值C、阻尼电阻44的电阻值R；f0为电网基波频率，fsw为滤波器开关频率，fres为滤波器谐振频率；并将初始化结果输入谐振角频率设计模块；步骤(2)：为了能更加高效的对高频谐波进行抑制，一般选取的谐振频率在10倍的电网基频到0.5倍开关频率的范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LCLC型无源阻尼电路，包括LCL滤波器和无源阻尼电路，所述LCL滤波器包括逆变器侧电感(40)、电网侧电感(41)、滤波电容(42)，其特征在于：所述无源阻尼电路包括旁路电容(43)和阻尼电阻(44)，所述旁路电容(43)和阻尼电阻(44)并联后与滤波电容(42)串联。/n

【技术特征摘要】
1.一种LCLC型无源阻尼电路，包括LCL滤波器和无源阻尼电路，所述LCL滤波器包括逆变器侧电感(40)、电网侧电感(41)、滤波电容(42)，其特征在于：所述无源阻尼电路包括旁路电容(43)和阻尼电阻(44)，所述旁路电容(43)和阻尼电阻(44)并联后与滤波电容(42)串联。


2.如权利要求1所述的LCLC型无源阻尼电路，其特征在于，逆变器侧电感(40)的电感值Linv、电网侧电感(41)的电感值Lg、滤波电容(42)的电容值Cf、旁路电容(43)的电容值C、阻尼电阻(44)的电阻值R满足如下关系：



其中Lp为逆变器侧电感(40)的电感值Linv与电网侧电感(41)的电感值Lg的串联值，即


3.如权利要求2所述的LCLC型无源阻尼电路，其特征在于，所述旁路电容(43)的电容值C、阻尼电阻(44)的电阻值R满足如下关系：



其中ωsw为LCL滤波器的开关角频率。


4.一种单相并网逆变系统，其特征在于：包括权利要求1-3任一项所述的LCLC型无源阻尼电路，所述LCL滤波器的逆变器侧电感(40)的输入端连接单相并网逆变器...

【专利技术属性】
技术研发人员：李善寿，吴月月，徐超赞，谢陈磊，朱徐来，
申请(专利权)人：安徽建筑大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34