光伏并网逆变器中滤波器的设计与研究

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光伏并网系统的数字滤波无差拍控制算法研究

内、一
由于Ｄ（＋）（），中Ｄｋ１为ｋｌｋ１＝ｋ／其（＋）＋时刻ＩＢＧＴ的占空比，为直流母线电压，且Ｒ并阻值太小，可忽略不计，以可得：所
Ｄ（＋）一【（＋）】ｋ１＝｜１一（）ｉ｝＋（）３
ＡｂｔａｔＦｒｔｅｓｏｔｇｓｏｈｒｄｔｎｌｃｎｒｌａｇｒｔｍｓｄｉＶｒ — ｏｎｃｅｙｔｍｎｔｃｉｇｐｅｉｓｒｃ：ｏｈｈｒｅｆｔｅｔｉｏａｏｔｏｉａａｉｏｌｈｕｅｎＰｇｉｃｎｅｔｄｓｓｅｏｒｋｎｒｃ－ｄａｓｎａｄｃｎｒｌｅｅｔａｄａｂａｏｔｌａｇｒｈｂｓｄｏｉｉｌｔｔｒｉｒｐｓｄＴｅｗｏｇｓｍｐｅｉｎｌｏｉｎｏｔｆｃ，ｅｄｅｔｃｎｒｌｏｔｍａｅｎｄｇｔｉｅｓｐｏｏｅ．ｈｒｎａｌｄｓｇａｓｆｏｏｏｉａｌｔｅｐｗｒｓｓｅｖｌｇａｅｆｔｒｄｂｈｒｐｓｄａｇｒｔｍ，ｎｈｅｏｔｇａｕｓａｓａｅｔｋｎｉｔｈｏｅｙｔｍｏｔｅｃｎｂｌｅｙｔｅｐｏｏｅｏｈａｉｅｌｉａｄｔｅｒａｖｌｅｖｅｌｏｃｎｂａｅｎｏｌａｌｔｅｐａｅｂｅｐｅｉｔｅｍｏｅｏｏｔｇｇｒｍ，ｈｃｋｈｏｔｌｐｅｉｏｎｕｅＴｅｅｐｒｎａｅｈｌｃｙｔｒｄｃｉｄｆｖｌｅａｏｉｈｖａｌｈｔｗｉｈｍａｅｔｅｃｎｒｒｃｓｎｅｓｒｄ．ｈｘｅｍｅｔｌｒ－ｏｉｉｓｈｈｗｈｔｈｒｐｓｄａｇｒｔｍｎｏｔｌｓｒｔｇｅｕｅｔｅｏｔｕｕｒｎａｍｏｉｓａｄｐｏｉｅｂｔｒｕｓｓｏｔａｔｅｐｏｏｅｏｈａｄｃｎｒｔｅｙｒｄｃｈｕｐｔｃｒｅｔｈｒｎｃｎｒｖｄｅｔｌｉｏａｅｑａｉｆｐｗｅｎｒｙｔａｒｄｔｎｎ，ｌｏｉｏｄｓｂｌｙａｄａａｌｉｔｒｒｖｄｕｔｏｏｒｅｅｇｎｔｉｏａｏｅａｓｔｇｏｔｉｔｎｖｉｌｙａｅｐｅ．ｌｙｈａｉｌｓａｉｂａｉｏ

PWM型逆变器输出LC滤波器参数设计自己的

PWM型逆变器输出LC滤波器参数设计自己的
P W M型逆变器输出L C 滤波器参数设计自己的集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]
目录
1.LC滤波器设计原则
1.1.原则1
输出额定电流时，电抗器上电压降应该小于额定输出电压的10%。

即满足：
ωL I I≤10%I I
1.2.原则2
滤波电容上损耗的电流应该小于额定输出电流的10%。

即满足：
ωC I0≤10%I I
1.3.原则3
ＬＣ滤波器截止频率应该远小于输出交流的最低次谐波频率，并且远大于基波频率，一般取1/10到1/5的载波频率。

I I 10
I I
5
2.设计步骤
2.1.计算电抗器电感值
根据原则1计算电抗器的电感值，一般取
ωC I0≤10%I I
以保证滤波效果。

2.2.选择截止频率
根据原则2选取LC滤波器的截止频率I I。

2.3.计算滤波电容
根据计算出的电感和选取的截止频率，计算电容值。

截止频率公式为：
I I=
1
2I II
可以得到
C=1
I
I I2，式中，角频率I I=2II I
电容的基波电流参数可以由下式计算:
I I=I1II I 式中，I1是基波角频率，I I是额定输出电压。

光伏并网逆变器控制设计

研究与设计
光伏并网逆变器控制设计
张为堂，王俊，周泽华（合肥学院机器视觉与智能控制技术重点实验室，安徽合肥２３０６０１）
摘要：基于Ｃ８０５１Ｆ００５单片机设计并实现光伏并网逆变器控制系统。系统由两块ＩＲ２１１０驱动４个ＩＲ５４０构成的Ｈ桥
逆变电路，直流电源经过ＬＣ滤波后实现逆变。详细介绍了主电路、保护电路、滤波电路、采样保护电路以及变压器的设
驱动电路采用两块ＩＲ２１１０驱动４个ＩＧＢＴ管ＩＲＦ５４０，因
７１
２０１３．１Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．１
研究与设计
图２逆变主电路图为ＩＲ２１１０具有高、低压双通道输出，门电压在１０～２０Ｖ之间，悬浮通道用于驱动ＭＯＳ管时，它的高压端电压上限可以达到６００Ｖ，可见用于驱动是足够的，其电路结构如图３所示。
பைடு நூலகம்
计；给出了具体的软件流程图；经过测试系统压差百分数最大值是０．０１３４２２％，最大频偏百分数为０．３４３％，阻性负载下
最大相差０．９１，系统的效率达到了８３．００％，完全达到或者超出了系统的设计要求。
关键词：光伏；逆变器控制；Ｈ桥逆变电路
中图分类号：ＴＭ９１４．４
文献标识码：Ａ
文章编号：１００２－０８７Ｘ（２０１３）０１－００７１－０３
１设计要求
光伏发电在现代社会发展的过程中扮演着越来越重要的作用，研究光伏发电装置的设计有着比较重要的现实意义。现有一光伏逆变器设计要求如下：（１）具有最大功率点跟踪（ＭＰＰＴ）功能：ＲＳ和ＲＬ在给定范围内变化时，使Ｕｄ＝１／２Ｕｓ，相对偏差的绝对值不大于１％。（２）具有频率跟踪功能：当ｆＲＥＦ在给定范围内变化时，使ｕＦ的频率ｆＦ＝ｆＲＥＦ，相对偏差绝对值不大于１％。（３）当ＲＳ＝ＲＬ＝３０ Ω 时，ＤＣ－ＡＣ变换器的效率 h ≥６０％。（４）当ＲＳ＝ＲＬ＝３０ Ω 时，输出电压ｕｏ的失真度ＴＨＤ≤５％。（５）具有输入欠压保护功能，动作电压Ｕｄ（ｔｈ）＝（２５±０．５）Ｖ。（６）具有输出过流保护功能，动作电流Ｉｏ（ｔｈ）＝（１．５±０．２）Ａ。

三相并网逆变器LCL滤波特性分析及控制研究

三相并网逆变器LCL滤波特性分析及控制研究一、概述随着可再生能源的快速发展，三相并网逆变器在分布式发电系统中扮演着越来越重要的角色。

由于并网逆变器产生的谐波会对电网造成污染，影响电能质量，滤波器的设计成为了一个关键问题。

LCL滤波器以其良好的滤波效果和较小的体积优势，在三相并网逆变器中得到了广泛应用。

LCL滤波器由电感、电容和电感组成，其特性分析对于优化滤波效果、提高电能质量具有重要意义。

本文将对三相并网逆变器LCL滤波器的滤波特性进行深入分析，包括其频率特性、阻抗特性等，以揭示其滤波机理和影响因素。

为了充分发挥LCL滤波器的优势，对逆变器的控制策略进行研究也是必不可少的。

本文将对三相并网逆变器的控制策略进行探讨，包括传统的PI控制、无差拍控制以及基于现代控制理论的先进控制策略等。

通过对不同控制策略的比较和分析，旨在找到最适合LCL滤波器的控制方法，以提高并网逆变器的性能和稳定性。

本文旨在通过对三相并网逆变器LCL滤波特性的分析和控制研究，为优化滤波效果、提高电能质量提供理论支持和实践指导。

这不仅有助于推动可再生能源的发展，也为电力电子技术的创新和应用提供了新的思路和方法。

1. 研究背景和意义随着可再生能源的快速发展和智能电网建设的深入推进，三相并网逆变器作为新能源发电系统与电网之间的关键接口设备，其性能与稳定性对于电力系统的安全、高效运行至关重要。

在实际应用中，并网逆变器产生的谐波会对电网造成污染，影响电能质量。

为了降低谐波污染，提高电能质量，LCL滤波器因其良好的滤波性能被广泛应用于三相并网逆变器中。

LCL滤波器作为一种典型的无源滤波器，能够有效地抑制并网逆变器产生的高频谐波，降低其对电网的污染。

LCL滤波器的引入也给并网逆变器的控制系统带来了新的挑战。

一方面，LCL滤波器的参数设计需要综合考虑滤波效果和系统稳定性另一方面，由于LCL滤波器固有的谐振特性，如果不加以控制，很容易引发系统振荡，影响逆变器的正常运行。

光伏逆变器关键技术研究与设计

光伏逆变器关键技术研究与设计光伏逆变器是光伏系统中至关重要的组件，它将直流光伏电能转化为交流电能，以满足电网接入或直接供电的需求。

在光伏逆变器的设计与研究过程中，存在着许多关键的技术问题需要解决。

本文将重点探讨与光伏逆变器关键技术相关的问题，包括功率拓扑结构选择、智能控制技术、提高效率与可靠性等方面的内容，并提出相应的解决方法。

1. 功率拓扑结构选择光伏逆变器的功率拓扑结构直接影响着其性能和效率。

常见的功率拓扑结构包括单相桥式逆变器、全桥逆变器、多电平逆变器等。

在选择功率拓扑结构时，需要综合考虑系统的效率、成本、可靠性等因素。

单相桥式逆变器成本较低，但效率较低；全桥逆变器效率高，但成本较高；多电平逆变器能够提高系统效率和减小谐波，但造价昂贵。

因此，在设计光伏逆变器时，需要根据实际需求综合评估各种拓扑结构的特点，并选择最适合的拓扑结构。

2. 智能控制技术光伏逆变器的智能控制技术是实现其高效稳定运行的关键。

智能控制技术包括最大功率点追踪（MPPT）算法、电流闭环控制、电压闭环控制等。

其中，MPPT算法能够实时调整光伏阵列的工作点，使其始终工作在最大功率点，从而最大限度地提高光伏系统的输出功率。

电流和电压闭环控制能够实现光伏逆变器的稳定运行和系统保护。

因此，在光伏逆变器的设计过程中，应结合实际需求，选择合适的智能控制技术，并进行合理、精确的参数设计。

3. 提高效率与可靠性光伏逆变器的效率和可靠性是影响其运行质量的关键因素。

在提高效率方面，可以从两个方面进行优化。

首先，通过优化功率器件的选择和设计，减少开关损耗，提高转换效率。

其次，通过优化MPPT算法和智能控制技术，确保光伏阵列始终工作在最大功率点，充分利用太阳能资源。

在提高可靠性方面，可以采取多级保护措施，如过压、欠压、过流、过热等保护机制，以应对各种异常工作情况，减少故障率。

此外，光伏逆变器的设计还应考虑到实际应用环境的特点，如气候条件、电网要求等。

光伏并网逆变器设计方案讲解

100kW光伏并网逆变器设计方案目录1. 百千瓦级光伏并网特点 (2)2 光伏并网逆变器原理 (3)3 光伏并网逆变器硬件设计 (3)3.1主电路 (6)3.2 主电路参数 (7)3.2.1 变压器设计............................................................................. 错误!未定义书签。

3.2.3 电抗器设计 (7)3.3 硬件框图 (10)3.3.1 DSP控制单元 (11)3.3.2 光纤驱动单元 (11)3.3.2键盘及液晶显示单元 (13)3 光伏并网逆变器软件 (13)1. 百千瓦级光伏并网特点2010年全球太阳能光伏发电系统装机容量将达到10000MWp（我国将达到400MWp），2010年以后还将呈进一步加速发展趋势。

百千瓦级大型光伏发电并网用逆变控制功率调节设备，成本低，效率高，容量大，被国内外光伏界公认为是适合大功率光伏发电并网用的最具技术含量、最有发展前景的新一代主流产品，直接影响到未来光伏发电的走向。

百千瓦级大功率光伏并网逆变电源其应用对象主要为大型光伏并网电站，从原理上讲，其并网控制技术与中小功率光伏并网系统的控制技术基本相同，但由于装置容量较大，在技术指标的实现达标和功能设计方面却有较大区别。

在技术指标上，主要会影响：1.并网电流畸变率在系统的额定容量达到一定数量级时，一些存在的技术问题将会逐步暴露并影响到系统的性能指标，其最重要的一点就是并网电流波形畸变率的控制和电流滤波方式。

该系统中的主变压器一般选择为三相Δ/Y型式，且容量较大，此时变压器的非线性和励磁电流对并网电流波形的影响不容忽视，否则会引起并网电流波形的明显畸变和三相电流不平衡。

2.电磁噪声由于是三相桥式逆变结构，受IGBT功率模块的开关频率限制及考虑系统的效率指标，系统的电流脉动要远高于中小功率系统，对电流的滤波和噪声控制需要特别注意，此时对系统的滤波电路设计和并网电流PWM控制方式的研究至关重要。

三相PWM逆变器输出LC滤波器设计方法

三相PWM逆变器输出LC滤波器设计方法一、本文概述随着可再生能源和电力电子技术的快速发展，三相PWM（脉宽调制）逆变器在电力系统中得到了广泛应用。

为了改善逆变器的输出波形质量，降低谐波对电网的污染，LC滤波器被广泛应用于逆变器的输出端。

本文旨在探讨三相PWM逆变器输出LC滤波器的设计方法，分析滤波器的主要参数对滤波效果的影响，为工程师提供一套实用的滤波器设计流程和指导原则。

本文将首先介绍三相PWM逆变器的基本工作原理和LC滤波器的功能特点，然后详细阐述LC滤波器的设计步骤，包括电感、电容参数的选取，滤波器截止频率的计算等。

接着，本文将通过仿真和实验验证所设计的LC滤波器的性能，分析滤波效果与滤波器参数之间的关系。

本文将总结滤波器设计的关键因素，并给出一些实用建议，以帮助工程师在实际应用中更好地设计和优化LC滤波器。

通过本文的阅读，读者可以全面了解三相PWM逆变器输出LC滤波器的设计原理和方法，掌握滤波器参数的选择和优化技巧，为提升逆变器输出波形质量和电网稳定性提供有力支持。

二、三相PWM逆变器基础知识三相PWM（脉冲宽度调制）逆变器是一种电力电子设备，用于将直流（DC）电源转换为三相交流（AC）电源。

它是许多现代电力系统中不可或缺的一部分，特别是在可再生能源领域，如太阳能和风能系统中。

了解三相PWM逆变器的基础知识是设计其输出LC滤波器的前提。

三相PWM逆变器的基本结构包括三个独立的半桥逆变器，每个半桥逆变器都连接到一个交流相线上。

每个半桥由两个开关设备（通常是绝缘栅双极晶体管IGBT或功率MOSFET）组成，它们以互补的方式工作，以产生所需的输出电压波形。

PWM控制是逆变器的核心。

它涉及快速切换开关设备，以便在平均意义上产生所需的输出电压。

通过调整每个开关设备的占空比（即它在任何给定时间内处于“开”状态的时间比例），可以精确地控制输出电压的大小和形状。

三相PWM逆变器的一个关键特性是它能够产生近似正弦波的输出电压。

光伏并网逆变PI控制研究

光伏并网逆变PI控制研究摘要：随着科技的不断发展，太阳能发电逐步成为了热门，太阳能清洁安全无污染，通过光伏发电进行并网逆变到电网上，然而并网前后电流会发生畸变，需要我们进行改善电流的质量。

电网并网前后电流会受各种影响从而达不到预期的期望值，通过滤波器和PI控制器的作用，减弱谐波的危害，提高电流波形的稳定、改善电流的畸变。

关键字：PI控制；滤波器；谐波；太阳能引言随着经济的发展，人口数目的增多，不可再生能源的消耗，不可再生能源总有一天会使用殆尽，可再生能源逐步成为了热门[1]。

光伏电池发电系统作为能量转换的器件，也作为能量的产生点，直流-直流通过对直流电压进行升高，提高了系统的稳定性，减少能量的损失，以便给交流侧使用。

但是光伏发电需要依靠阳光来进行调节，但是用电量需要时时刻刻需要使用，这就是需要储能系统来存储电能，当用户在没有阳光的情况下，储能系统用来给用户提供电能来解决矛盾，来达到用户的使用与发电之间的时时刻刻对应。

1光伏电池工作原理光伏发电的主要的核心是利用半导体P—N结产生的“光生伏打”方法[2]，太阳光照射到上面，会产生能量的分布进而会产生电荷的移动，电荷的移动会产生电流，进而会产生电势差，通过电势差形成电压产生电能，这就形成了电能到势能的改变方式。

图1展示了太阳能发电的方式：可以表现在当太阳的光照照射到太阳能光板上面的时候，可以从图中看出里面其内部N区原子和及P区原子受到太阳能的光照射获得能量可以促使电子获得足够的能量逃脱共价键的束缚，去冲击能量不饱和的空穴对。

这些电子会形成新的稳定的状态由于在碰撞中电子的移动会使得一边呈现正极另一边呈现负极，电子的移动会形成电流。

图1 光伏电池工作原理示意图2 LC滤波器经研究可以看出，电网和逆变器之间还存在着十分重要的一环，这重要的一环就是交流滤波器。

滤波器的性能是否良好，参数设计的精准与否都十分重要，这些条件的重要性体现在，一旦这些条件都得到满足，我们就能得到干净且电能质量高的并网电流。

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光伏并网逆变器中滤波器的设计与研究
摘要：光伏发电系统中存在着大量的非线性器件和负载，
其对电网带来严重的谐波污染。为了有效地抑制谐波污染，
本文提出了一种新的无源滤波器的结构设计，并且建立了一
个交直交变流器与无源滤波器的Simulink仿真模型。通过比
较接入无源滤波器前后电流和电压的变化，对电流和电压波
形进行傅里叶变换，得到它的频谱分析曲线。仿真结果表明：
该滤波器的设计方法具有可行性和有效性，能够很好地抑制
光伏逆变器DC/AC变换后谐波分量，并且满足当前电力系统
的要求。

关键词：光伏逆变器；无源滤波器；傅立叶变换
0 引言
光伏发电系统中存在着大量的非线性器件和负载，其对
电网带来严重的谐波污染。为了有效地提高电能质量，洁净
电网，电网谐波治理问题已经愈来愈引起国内外学者和专家
关注[1]。
滤波器具有消除谐波和提供无功补偿的功能，在治理谐
波的问题上处于重要的位置。传统的滤波器分为有源滤波器
和无源滤波器。有源滤波器存在着高成本、功能单一等缺点
的限制，同时光伏发电系统受阳光、温度等不确定因素的影
响比较大，使得光伏阵列的直流母线利用率较低[2]。无源滤
波器因其结构简单、设备投资少、运行可靠性高、运行费用
低等优点，成为电力系统中最普遍的谐波抑制设备[3]。在交
流系统中，无源滤波器不仅可以起到滤波作用，而且还可以
兼顾无功补偿的需求。因此它成为传统的补偿无功和抑制谐
波的主要手段。
本文提出了一种新的无源电力滤波器，理论分析了该无
源滤波器的可行性。利用Simulink搭建系统仿真模型，同时
采集滤波前和滤波后的电压、电流量，分别对其进行傅立叶
变换，得到相应的频谱分析曲线。仿真结果表明，该无源滤
波器能够很好地抑制光伏逆变器DC/AC变换后谐波分量。
1 无源滤波器的结构设计
无源滤波器，又称LC滤波器，是利用电感、电容和电阻
的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，最
普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联[4]。本
文中无源滤波器是通过电感、电容和电阻一系列的串并联来
达到滤波的效果，其结构简图如图1所示。
图1中所示的U、V、W分别代表光伏逆变器输出的三
相交流电。由于这其中含有很高的高频分量，因此我们通过
必须接入三相无源滤波器，滤去当中的谐波分量来满足电力
系统的要求。其中，电感L10和L20是含有电阻性的电感，
L1是纯电感，串联在电网当中的电感L1主要是滤去电网中
电压的谐波分量。无源滤波器作为低通滤波器，频率高于其
谐振频率的高次谐波将会被抑制。选用该滤波器，流经电网
的高频分量会明显地衰减。电阻R的值越大，滤波器的阻尼
作用越大，但阻值越大，其损耗越大，在选择时应综合考虑。
电感L越大，滤波效果越明显，但电感L上的压降越大，无
功损耗增多。电容越大，补充系统的无功越大，但从而降低
系统的效率。所以，在无源滤波器的选择过程中，应酌情考
虑。
2 无源滤波器的模型建立与仿真
为了验证第1节中无源滤波器的可行性，参照图1利用
Matlab中Simulink软件建立交直交系统仿真模型，仿真模型
如图2所示。其中逆变器单元是I光伏逆变器，filter1、filter2、
filter3分别与L1、L2、L3共同组成三相无源滤波器。已知的
参数：光伏逆变器的输入直流电压为750V，开关频率为
2500Hz，负载功率为500kW，额定电压为380V，频率为50Hz、
电感L1、L2、L3的参数为0.5H。
系统采用无源滤波器前逆变器输出的电压和电流波形，
以及无源滤波器中电感L1与并联在母线当中的电感电阻和
电容组成电路的电压和电流波形，从而来分析无源滤波器中
各项器件的功能。
3 结论
本文简单阐述了光伏发电谐波产生的原因，针对光伏发
电的工作环境和特点，提出了一种新的无源电力滤波器，理
论分析了该无源滤波器的可行性。利用Simulink搭建系统仿
真模型，同时采集滤波前和滤波后的电压、电流量，分别对
其进行傅立叶变换，得到相应的频谱分析曲线。仿真结果表
明，该无源滤波器的效果能把系统的THD降低，提高了光伏
发电系统输出的电源质量，确保光伏发电系统稳定可靠的运
行。
参考文献
[1]徐志英，许爱国，谢少军. 采用LCL滤波器的并网逆
变器双闭环入网电流控制技术[J].中国
电机工程学报，2009，29（27）：37-41.
[2]沈国桥，徐德鸿.LCL滤波并网逆变器的分裂电容法电
流控制[J].中国电机工程学报，2008，28（18）：36-41.