CN103337946A - 一种兆瓦级并/离网变流器复合型滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种兆瓦级并/离网变流器复合型滤波器，包括滤波电感，还包括若干个电子开关、隔离升压变压器、用于控制所述电子开关开断的控制器，所述滤波电感与所述隔离升压变压器连接，所述若干个电子开关均并联接入所述滤波电感与所述隔离升压变压器之间，每个电子开关连接一个滤波电容，每个滤波电容与一个电阻并联。本发明可广泛应用在新能源变流器、船舶岸电、消防应急供电、不间断供电等领域，能满足并离网两种应用需求，减少无功损耗，有效地消除高频谐波，更好地适应较差的电网环境，同时避免引起系统震荡。

Description

一种兆瓦级并/离网变流器复合型滤波器
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域,特别是一种兆瓦级并/离网变流器复合型滤波器。 
背景技术
在大功率并网逆变器系统中，网侧滤波器的主要作用包括：（1）滤除和抑制网侧电流中的高次谐波，使得网侧电流保持失真度很小的正弦波形；（2）使得整流器具有Boost变换性能及直流侧受控电流源特性；（3）输出滤波电感相当于连接电网和整流桥的杠杆，通过它可以实现对网侧电流的控制，从而实现高功率因数整流；（4）使网侧整流器获得一定的阻尼特性，从而有利于控制系统的设计。
网侧滤波器常用结构是L型滤波器、LC型滤波器和LCL性滤波器，其中L型滤波器相对其他滤波器设计简单，在电网环境较好的情况下，效果较好，但很难适应电网质量很差的情况， LC滤波器是一种较好且常用的选择，LC滤波器结构简单，是一种低通滤波器，该滤波器将LC谐振频率设置在变流器的载波频率和变流器的调制频率之间，从而保留所需要的基波并尽可能的消除高频谐波，能更好适应较差的电网环境，但LC取值不当容易引起系统震荡。LCL滤波器设计相对比较复杂，但和单L滤波器相比，在相同电感值的情况下，LCL滤波器在滤除高次谐波方面效果要明显好于单L滤波器，从而能适应更差的电网环境，但LCL滤波器不能应用于变流器离网工作，不能直接连接负载。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种可广泛应用在新能源变流器、船舶岸电、消防应急供电、不间断供电等领域的兆瓦级并/离网变流器复合型滤波器，满足并离网两种应用需求，减少无功损耗，消除高频谐波，更好地适应较差的电网环境，同时避免引起系统震荡。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种兆瓦级并/离网变流器复合型滤波器，包括滤波电感，还包括若干个电子开关、隔离升压变压器、用于控制所述电子开关开断的控制器，所述滤波电感与所述隔离升压变压器连接，所述若干个电子开关均并联接入所述滤波电感与所述隔离升压变压器之间，每个电子开关连接一个滤波电容，每个滤波电容与一个电阻并联。
作为优选方案，所述滤波电感和所述隔离升压变压器漏感的电感量比值为4～6。
本发明中，滤波电感和所述隔离升压变压器漏感的电感量比值为5时滤波效果最佳。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明可广泛应用在新能源变流器、船舶岸电、消防应急供电、不间断供电等领域，能满足并离网两种应用需求，减少无功损耗，有效地消除高频谐波，更好地适应较差的电网环境，同时避免引起系统震荡。
附图说明
图1为本发明一实施例电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一实施例包括滤波电感L，电子开关K1-KN、带较大漏感的隔离升压变压器T、用于控制所述电子开关K1-KN开断的控制器，控制器采用TMS320F28335,所述滤波电感L与所述隔离升压变压器T连接，所述电子开关K1-KN均并联接入所述滤波电感L与所述隔离升压变压器T之间，每个电子开关连接一个滤波电容，每个滤波电容与一个电阻并联。
系统工作时，滤波电感主要滤除来自变流器的高次谐波，控制器根据流过滤波电容的电流决定投入工作的滤波电容数量，电阻和滤波电容组成谐振回路，吸收部分谐波，保护滤波电容不受损坏，隔离升压变压器起隔离升压和滤波的作用。
在合理地进行参数的选取时，滤波电感上的电流I是由其感抗XL以及电容C和变压器漏感L2的并联阻抗XL2决定。滤波电容C和L2并联电路的引入增大了串联阻抗，减小了滤波电感上的电流I。电容支路的引入是为了给高频分量提供低阻通路，减小注入电网的高频分量。L2和C构成并联电路对开关纹波分量进行分流，必须保证电容阻抗XC远远小于电感阻抗XL2。这样，并联阻抗主要由电容阻抗XC决定，而电容阻抗是比较小的，所以电网侧滤波电感不会太大。这样，IS主要由L1自身的感抗XL1决定，可以认为变流器侧电感功能是对变流器桥臂输出电流纹波起主要衰减作用，而变压器漏电感L2与电容组成一个二阶滤波器做进一步衰减。
若令总电感量为L=L1+L2，a=L1/L，则有：
                                                               
Figure 2013102878088100002DEST_PATH_IMAGE002
                    
在上式中，易求得a=0.5时，a(1-a)最大，即滤波效果最好，也就是说在总电感量一定的条件下，L1和L2的电感量均分时滤波效果最好，但此时滤波器的谐振频率也最小，则谐振频率会随着谐振峰项中低频移动，从而增大中低频谐波幅值，综合起来，L1和L2的电感量比值取4-6比较合适。
并联电容C和L1、L2的并联构成了并联振荡电路，其谐振频率点为
                     
Figure 2013102878088100002DEST_PATH_IMAGE004
                        
在滤波器设计的过程中要避免其谐振频率点和电路的谐波源重合，以防止发生LC振荡，所以其谐振频率应该大于输出基波频率fr的10倍，且小于载波开关频率fc的0.5倍，即
Figure DEST_PATH_IMAGE006
。 

Claims (3)

1.一种兆瓦级并/离网变流器复合型滤波器，包括滤波电感，其特征在于，还包括若干个电子开关、隔离升压变压器、用于控制所述电子开关开断的控制器，所述滤波电感与所述隔离升压变压器连接，所述若干个电子开关均并联接入所述滤波电感与所述隔离升压变压器之间，每个电子开关连接一个滤波电容，每个滤波电容与一个电阻并联。
2.根据权利要求1所述的兆瓦级并/离网变流器复合型滤波器，其特征在于，所述滤波电感和所述隔离升压变压器漏感的电感量比值为4～6。
3.根据权利要求2所述的兆瓦级并/离网变流器复合型滤波器，其特征在于，所述滤波电感和所述隔离升压变压器漏感的电感量比值为5。
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