帶有l(wèi)rc并聯(lián)無源阻尼電路的llcl濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶有LRC并聯(lián)無源阻尼電路的LLCL濾波器，它的LLCL濾波器的橋臂電感(L1)和網(wǎng)側(cè)電感(L2)的接點(diǎn)(3)與串聯(lián)諧振支路間串接有并聯(lián)阻尼電路(7)，并聯(lián)阻尼電路(7)由并聯(lián)的阻尼電阻(Rd)、阻尼電感(Ld)和阻尼電容(Cd)組成，其LC諧振頻率與LLCL濾波器的諧振頻率相同；所述的LLCL濾波器為橋臂電感(L1)和網(wǎng)側(cè)電感(L2)串接后，其兩端分別為逆變器(1)橋臂側(cè)輸出接線端子(2)和電網(wǎng)(3)接線端子(4)，接點(diǎn)(3)與逆變器(1)和電網(wǎng)(5)的另一共同接線端子(6)之間跨接有由附加電感(Lf)和濾波電容(Cf)串接組成的串聯(lián)諧振支路。它在大功率并網(wǎng)逆變器中可同時(shí)兼顧高頻濾波效果、阻尼損耗及系統(tǒng)穩(wěn)定性三方面的需求。
【專利說明】帶有LRC并聯(lián)無源阻尼電路的LLCL濾波器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及PWM逆變器輸出濾波器，具體涉及一種帶有LRC并聯(lián)無源阻尼電路的LLCL濾波器。

【背景技術(shù)】
[0002]在大功率并網(wǎng)逆變器中，LCL濾波器以其體積小、成本低、高頻電流諧波衰減率高的優(yōu)勢，得到了廣泛的應(yīng)用。然而，當(dāng)開關(guān)頻率較低時(shí)，為了濾除逆變器產(chǎn)生的開關(guān)頻率及其整數(shù)倍頻率諧波，以滿足電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)對逆變器輸出電流的諧波要求，LCL濾波器的截止頻率需要更低，這既需增大濾波器參數(shù)，從而增加逆變器的成本，也限制了系統(tǒng)控制的帶寬，降低了系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)定性。
[0003]為解決這一問題，人們做出了一些努力，如中國發(fā)明專利申請CN 102468651 A于2012年5月23日公開的一種“特定頻率電流旁路的濾波器”。該濾波器即LLCL濾波器，它是在傳統(tǒng)的L濾波器的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)串聯(lián)諧振支路，此諧振支路的諧振頻率等于電感電流紋波頻率或者其整數(shù)倍，為電感紋波電流提供旁路通道，以減小網(wǎng)側(cè)電感的大小。該專利申請為抑制LLCL濾波器固有的諧振問題，還提出了一種在串聯(lián)諧振支路串聯(lián)電阻的結(jié)構(gòu)?？墒?，這種結(jié)構(gòu)的LLCL濾波器雖也能夠增加系統(tǒng)阻尼、保證系統(tǒng)穩(wěn)定，但卻會顯著地弱化LLCL濾波器特定頻率處的衰減性能，且串聯(lián)電阻上將流過較大的基頻和低頻電流，導(dǎo)致串聯(lián)電阻的損耗過大、發(fā)熱嚴(yán)重，不僅降低了系統(tǒng)效率，還給大功率變流器系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)增加了困難；同時(shí)，其也難以同時(shí)兼顧高頻濾波效果、阻尼損耗及系統(tǒng)穩(wěn)定性三方面的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種在確保輸出濾波器諧振抑制能力的同時(shí)，盡量保留LLCL濾波器特定頻率處諧波衰減特性，且有效降低阻尼電阻損耗的帶有LRC并聯(lián)無源阻尼電路的LLCL濾波器。
[0005]為解決本發(fā)明的技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案為:帶有LRC并聯(lián)無源阻尼電路的LLCL濾波器包括LLCL濾波器，特別是，
[0006]所述LLCL濾波器的橋臂電感和網(wǎng)側(cè)電感的接點(diǎn)與串聯(lián)諧振支路之間串接有并聯(lián)阻尼電路；
[0007]所述并聯(lián)阻尼電路由并聯(lián)連接的阻尼電阻、阻尼電感和阻尼電容組成，其LC諧振頻率與LLCL濾波器的諧振頻率相同。
[0008]作為帶有LRC并聯(lián)無源阻尼電路的LLCL濾波器的進(jìn)一步改進(jìn):
[0009]優(yōu)選地，阻尼電感在頻率低于LLCL濾波器諧振頻率的頻段內(nèi)時(shí)，其阻抗值與阻尼電阻的比值彡0.999。
[0010]優(yōu)選地，阻尼電容在頻率高于LLCL濾波器諧振頻率的頻段內(nèi)時(shí)，其阻抗值與阻尼電阻的比值彡0.999。[0011 ] 優(yōu)選地，LLCL濾波器的組成為，橋臂電感和網(wǎng)側(cè)電感串接后，其兩端分別為逆變器橋臂側(cè)輸出接線端子和電網(wǎng)接線端子，橋臂電感和網(wǎng)側(cè)電感的接點(diǎn)與逆變器和電網(wǎng)的另一共同接線端子之間跨接有由附加電感和濾波電容串接組成的串聯(lián)諧振支路。
[0012]相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是:
[0013]采用這樣的結(jié)構(gòu)后，由于并聯(lián)阻尼電路中的阻尼電感和阻尼電容的并聯(lián)諧振頻率與LLCL濾波器的整體諧振頻率相同，故在LLCL濾波器諧振頻率處，并聯(lián)阻尼電路的等效阻抗為阻尼電阻，可對LLCL濾波器正諧振峰起到很好的抑制作用；同時(shí)，由于阻尼電容在中高頻段對阻尼電阻的旁路作用，阻尼電阻對負(fù)諧振峰的抑制作用將得到改善，LLCL濾波器旁路載波頻率諧波的優(yōu)勢得以保留；此外，由于低頻電流主要流經(jīng)阻尼電感，高頻紋波電流流經(jīng)阻尼電容，阻尼電阻上的損耗將得到顯著減小。因此，本發(fā)明能在保證LLCL濾波器諧振峰抑制能力的同時(shí)，盡量保留其對載波頻率附近諧波的旁路特性，并有效地降低阻尼電阻的損耗。此外，因阻尼電感和阻尼電容的參數(shù)值較小，同時(shí)其額定電壓電流值也遠(yuǎn)小于橋臂電感和網(wǎng)側(cè)電感，可以采用額定參數(shù)相對較小的器件，尤為在中高壓變流器系統(tǒng)中，其對濾波器的整體尺寸和成本影響不大。
[0014]與現(xiàn)有LLCL濾波器的阻尼結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明保留了 LLCL濾波器對載波頻率附近諧波的旁路特性，因而可以有效地降低濾波器網(wǎng)側(cè)電感大小；同時(shí)由于能夠有效降低阻尼電阻損耗，提高了系統(tǒng)效率，減輕了散熱裝置的負(fù)擔(dān)，極有利于大功率變流器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
[0015]綜上所述，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中難以同時(shí)兼顧高頻濾波效果、阻尼損耗及系統(tǒng)穩(wěn)定性三方面需求的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的一種基本電路原理圖。
[0017]圖2為現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明的網(wǎng)側(cè)電流對逆變器輸出電壓的傳遞函數(shù)的對比圖。由其可看出，現(xiàn)有技術(shù)在負(fù)諧振峰處的諧波衰減效果已有較大的減弱；而本發(fā)明不僅在正諧振峰值處有很好的阻尼效果，在負(fù)諧振峰附近也基本保留了 LLCL濾波器的強(qiáng)衰減特性。
[0018]圖3為現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明對逆變器輸出電壓的傳遞函數(shù)的對比圖。由其可看出，本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)，阻尼電阻電流的低頻與高頻的成分均非常小，在阻尼電阻損耗上具有明顯的優(yōu)勢。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0020]參見圖1，帶有LRC并聯(lián)無源阻尼電路的LLCL濾波器的構(gòu)成如下:
[0021]橋臂電感L1和網(wǎng)側(cè)電感L2串接后，其兩端分別為逆變器I橋臂側(cè)輸出接線端子2和電網(wǎng)3接線端子4 ;橋臂電感L1和網(wǎng)側(cè)電感L2的接點(diǎn)3與逆變器I和電網(wǎng)5的另一共同接線端子6之間跨接有串聯(lián)連接的并聯(lián)阻尼電路7和串聯(lián)諧振支路，其中，并聯(lián)阻尼電路7由并聯(lián)連接的阻尼電阻Rd、阻尼電感Ld和阻尼電容Cd組成，其LC諧振頻率與LLCL濾波器的諧振頻率相同，串聯(lián)諧振支路由附加電感Lf和濾波電容Cf串接組成。在選擇阻尼電阻Rd、阻尼電感Ld和阻尼電容Cd的參數(shù)時(shí)，阻尼電感Ld在頻率低于LLCL濾波器諧振頻率的頻段內(nèi)時(shí)，其阻抗值與阻尼電阻Rd的比值彡0.999，阻尼電容Cd在頻率高于LLCL濾波器諧振頻率的頻段內(nèi)時(shí)，其阻抗值與阻尼電阻Rd的比值< 0.999。
[0022]基于對比的需要，構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明的各個(gè)電氣元器件的參數(shù)之一如下表所示:
[0023]

【權(quán)利要求】
1.一種帶有LRC并聯(lián)無源阻尼電路的LLCL濾波器，包括LLCL濾波器，其特征在于: 所述LLCL濾波器的橋臂電感(L1)和網(wǎng)側(cè)電感(L2)的接點(diǎn)(3)與串聯(lián)諧振支路之間串接有并聯(lián)阻尼電路⑵； 所述并聯(lián)阻尼電路(7)由并聯(lián)連接的阻尼電阻(Rd)、阻尼電感(Ld)和阻尼電容(Cd)組成，其LC諧振頻率與LLCL濾波器的諧振頻率相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有LRC并聯(lián)無源阻尼電路的LLCL濾波器，其特征是阻尼電感(Ld)在頻率低于LLCL濾波器諧振頻率的頻段內(nèi)時(shí)，其阻抗值與阻尼電阻(Rd)的比值(0.999。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有LRC并聯(lián)無源阻尼電路的LLCL濾波器，其特征是阻尼電容(Cd)在頻率高于LLCL濾波器諧振頻率的頻段內(nèi)時(shí)，其阻抗值與阻尼電阻(Rd)的比值(0.999。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有LRC并聯(lián)無源阻尼電路的LLCL濾波器，其特征是LLCL濾波器的組成為，橋臂電感(L1)和網(wǎng)側(cè)電感(L2)串接后，其兩端分別為逆變器⑴橋臂側(cè)輸出接線端子⑵和電網(wǎng)⑶接線端子(4)，橋臂電感(L1)和網(wǎng)側(cè)電感(L2)的接點(diǎn)(3)與逆變器⑴和電網(wǎng)(5)的另一共同接線端子(6)之間跨接有由附加電感(Lf)和濾波電容(Cf)串接組成的串聯(lián)諧振支路。
【文檔編號】H03H7/06GK104201873SQ201410453412
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】張興, 任康樂, 王付勝, 屠運(yùn)武, 鄧立榮, 汪令祥 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)