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光伏并网逆变器LCL滤波器的参数设计作者：马岩杨飞茹来源：《中国科技博览》2014年第36期[摘要]介绍三相SVPWM逆变器LCL滤波器的约束条件及参数的计算方法。
[关键词]并网逆变器 SVPWM LCL滤波器谐振频率中图分类号：V0551.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）36-0392-01随着全球范围内能源紧缺和安全问题的日益突出，可再生能源的利用引起广泛的重视。
大规模光伏并网发电是充分利用太阳能的一种有效方式，具有广阔的发展前景。
本文针对基于三相SVPWM调制的并网逆变器的LCL滤波器，提出了各项参数的约束条件和计算方法。
一、LCL滤波器的作用光伏逆变器是将直流电压经开关管动作，斩波为等效交流电压，而通过LCL滤波以后，形成正弦工频电流。
作为逆变桥和电网之间的桥接，通过它可以控制并网电流的幅值和相位，从而实现控制逆变器的功率输出，并且可以抑制输出电流的过分抖动和浪涌冲击。
二、LCL滤波器的原理LCL滤波器相对于LC滤波而言，增加了网侧电感L2，而使得其对L1电流I1的高频分量呈现高阻抗。
从而让I1中的高频分量通过低阻抗回路C释放。
这样有效减少了并网电流I2中的高频含量。
LCL滤波器具有比LC滤波更好的性能，能兼顾低频段增益和高频段衰减。
作为三阶系统，LCL滤波器需要确定两个电感和一个电容的值，增加了设计难度。
三、LCL滤波器的参数设计1.总电感量（L1+L2）的约束条件总电感量的约束上限，主要从最低启动电压下有功和无功的输出能力来考虑。
在考虑基频的情况下，可将LCL中的C暂不考虑，L1和L2合并计算。
通常情况下，我们首先要保证最低启动电压下可以输出额定有功电流，矢量图如图2所示。
其中US为电网电压、UL为电感压降、UI为逆变侧等效电压、IL为额定电感电流。
在这里我们设定的前提是在最低启动电压下输出额定有功电流，可以得到：但是我们所设计的逆变器往往需要应付各种工作情况。
毕业设计PWM控制的单相逆变电源系统设计摘要随着国民经济的高速发展和国内外能源供应的紧张，电能的开发和利用显得更为重要。
尤其是面对经济和科学技术发展的今天，一款稳定，易携带的交流电源正是我们现在方便生活重要的一种途径。
目前，国内外都在致力于发展新能源，太阳能发电，风力发电，潮汐发电等。
但是这些电能最终输出的都是不稳定的交流电，要想得到一款稳定的交流电源，逆变技术就要发挥极大的用处了。
本文设计的单相PWM逆变电源属于交流电源，采用电压反馈控制，通过调节占空比的方法来改变驱动电压脉冲宽度来调整和稳定输出电压。
其主电路构成采用的是Boost电路和全桥电路的组合。
控制电路采用的是IR2110控制，产生PWM波触发桥式电路，升压电路，输出稳定电压，本文还设计了过流保护电路，提高了系统的稳定性。
本文详细的分析了逆变电源的工作过程，并推到了重要的公式，最后对设计进行了仿真设计，验证了系统的可行性。
关键词：逆变技术，脉冲宽度调制，场效应管，升压电路Design of Single Phase Inventer Power SystemControlled of PwmAbstractWith the high-speed developing of national economy and the shortage supply of world electrical energy supplies, the development and utilization of electric power is more important. Especially in the face of economic and scientific and technological development today, a stable, easy to carry AC power is important that we are now a way of life convenient. At present, domestic and foreign are committed to the development of new energy sources, solar power, wind power, tidal power generation. But these are unstable final output power AC, in order to get a stable AC power inverter technology will play a significant useful.This design of single-phase PWM inverter power belongs to AC power, voltage-feedback control method by adjusting the duty cycle of the pulse width of the drive voltage is changed to adjust and stabilize the output voltage. The main circuit Boost circuit is used in combination and a full-bridge circuit. Control circuit uses a IR2110 control, PWM wave trigger bridge circuit, the boost circuit, stable output voltage, the paper also designed the overcurrent protection circuit to improve system stability.This detailed analysis of the inverter's work process, and pushed to the important formula, the final design of the design of the simulation to verify the feasibility of the system.Keywords: inverter technology, pulse width modulation, FET,boost circuit目录摘要 (I)Abstract ......................................................................................................................... I I 第1章绪论 .. (1)1.1 背景 (1)1.2 目前研究现状 (3)1.2.1 UPS及交流净化电源 (3)1.2.2 交流稳压电源 (4)1.2.3 工业电源的发展 (4)1.2.4 直流开关电源 (5)1.3 论文主要研究内容 (6)第2章系统方案及基本原理 (7)2.1 系统的基本要求 (7)2.2 系统实现的理论基础 (7)2.2.1 采样理论 (7)2.2.2 面积等效原理 (9)2.2.3 PWM逆变电路及控制方法 (11)2.2.4 Boost升压电路 (15)2.3 系统可行方案和选择 (17)第3章系统的主要模块 (20)3.1 系统的主要组成 (20)3.2 系统主电路设计 (20)3.2.1 主电路拓扑 (20)3.2.2 主电路工作过程 (21)3.2.3 主电路参数设计 (23)3.3 IR2110芯片控制电路的设计 (26)3.4 辅助电路的设计 (28)3.4.1 过流保护电路 (28)3.4.2 开关管驱动信号电路 (29)3.4.3 LC滤波电路 (30)第4章仿真分析 (31)4.1 仿真目的 (31)4.2 仿真电路 (31)4.2.1 主电路仿真图 (31)4.2.2 PWM产生图 (31)4.3 仿真波形 (33)4.3.1 波形仿真 (33)4.3.2 输出电压分析 (33)4.3.3输出电流分析 (34)第5章结束语 (36)5.1 结论 (36)5.2 展望 (36)参考文献 (37)致谢 (38)第1章绪论1.1 背景电力电子技术的发展一次经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，一些电源也就应运而生。
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。
最近开始做逆变了，现在正在对各电路各个参数计算，现在后面LC滤波这块理解不够透彻。
滤波器设计目标包括：输出电压的谐波含量小；滤波参数和体积较小；滤波器的阻频特性好；滤波系统消耗的功率小等等。
一、首先我们可以看到，高频逆变器输出通常有两种滤波方式：
我认为LC与LCL的滤波方式，效果应该一样的，LCL分为两块电感只将容量分到两个电感上，与变压器串并联相似。
二、截止频率设计
一般PWM逆变器采用LC低通滤波器，对于LC滤波器的设计，首先考虑的就是截止频率，以消除逆变器输出电压中高于截止频率中的低次谐波。
文献中描述：
10f1<FL<FHAR(MIN)< style="FONT-SIZE: 14px" jQuery1319813938750="21" P>
f1基波频率，fhar(min)最低次谐波频率，fL截止频率。
通常载波频率远大于10倍基波频率，fL可选载波频率的1/10~1/5。
老寿先生1KW逆变器中：采用LCL滤波。
L为1mH，C为4.7uF，载波频率20K,基波50HZ。
我们可以得到截止频率：1.6K 在设计范围之内。
最佳效果可能还不要实际调试。
三、绕线线径设计
线径设计时，我首先看的是过电流能力。
已载波20KHZ为例，趋肤深度0.5mm。
如果要求4A电流，铜线电流密度取6A/mm2。
因此可直接用1mm线绕。
还有很多问题不是太清楚，请大家指教！
磁环的功率容量，也就该选多大尺寸的磁环等等。
最近开始做逆变了，现在正在对各电路各个参数计算，现在后面LC滤波这块理解不够透彻。
滤波器设计目标包括：输出电压的谐波含量小；滤波参数和体积较小；滤波器的阻频特性好；滤波系统消耗的功率小等等。
一、首先我们可以看到，高频逆变器输出通常有两种滤波方式：
我认为LC与LCL的滤波方式，效果应该一样的，LCL分为两块电感只将容量分到两个电感上，与变压器串并联相似。
二、截止频率设计
一般PWM逆变器采用LC低通滤波器，对于LC滤波器的设计，首先考虑的就是截止频率，以消除逆变器输出电压中高于截止频率中的低次谐波。
文献中描述：
10f1<FL<FHAR(MIN)< style="FONT-SIZE: 14px" jQuery1319813938750="21" P>
f1基波频率，fhar(min)最低次谐波频率，fL截止频率。
通常载波频率远大于10倍基波频率，fL可选载波频率的1/10~1/5。
老寿先生1KW逆变器中：采用LCL滤波。
L为1mH，C为4.7uF，载波频率20K,基波50HZ。
我们可以得到截止频率：1.6K 在设计范围之内。
最佳效果可能还不要实际调试。
三、绕线线径设计
线径设计时，我首先看的是过电流能力。
已载波20KHZ为例，趋肤深度0.5mm。
如果要求4A电流，铜线电流密度取6A/mm2。
因此可直接用1mm线绕。
还有很多问题不是太清楚，请大家指教！
磁环的功率容量，也就该选多大尺寸的磁环等等。
三相并网逆变器LCL滤波器的参数设计与研究一、本文概述随着可再生能源的快速发展，三相并网逆变器在电力系统中的应用越来越广泛。
然而，并网逆变器产生的谐波会对电网造成污染，影响电能质量。
为了减小谐波对电网的影响，LCL滤波器被广泛应用于三相并网逆变器中。
LCL滤波器具有优良的滤波性能和高效率，因此，对LCL滤波器的参数设计进行研究具有重要意义。
本文旨在对三相并网逆变器的LCL滤波器参数设计进行全面研究。
介绍三相并网逆变器的基本原理及LCL滤波器的结构和功能；然后，分析LCL滤波器的主要参数（包括电感、电容等）对滤波器性能的影响，建立相应的数学模型；接着，根据电网谐波标准和电能质量要求，提出一种有效的LCL滤波器参数设计方法，并通过仿真和实验验证该方法的可行性和有效性；对LCL滤波器的优化设计和未来发展趋势进行讨论。
本文的研究不仅有助于提升三相并网逆变器的电能质量，还可为相关领域的研究提供有益的参考和借鉴。
二、三相并网逆变器与LCL滤波器的基本原理三相并网逆变器是一种将直流（DC）电源转换为三相交流（AC）电源的设备，主要用于将可再生能源（如太阳能、风能等）生成的直流电转换为适用于电网的交流电。
其核心功能是实现电能的转换与控制，以满足电网对电能质量的要求。
三相并网逆变器通常包括功率开关管、滤波器和控制策略等部分，其中滤波器的设计对于减小逆变器输出电流中的谐波分量，提高电能质量具有关键作用。
LCL滤波器是一种三阶滤波器，由电感（L）、电容（C）和另一个电感（L）组成，其结构特点是在电容两侧各有一个电感。
这种结构使得LCL滤波器在高频段具有较大的阻抗，而在低频段具有较小的阻抗，因此能够有效地滤除逆变器输出电流中的高频谐波分量，同时减小滤波器对逆变器输出电压的影响。
在三相并网逆变器中，LCL滤波器通常连接在逆变器的输出端，用于滤除逆变器输出电流中的谐波分量。
滤波器的设计需要综合考虑滤波效果、系统稳定性、成本等多个因素。
大容量PWM电压源逆变器的LC滤波器设计一、概述随着可再生能源和电力电子技术的快速发展，电力系统中逆变器的应用越来越广泛。
PWM（脉冲宽度调制）电压源逆变器以其高效、灵活的控制方式在各类电能转换场合中占据了重要地位。
PWM逆变器产生的谐波对电网的影响不容忽视，设计合适的LC滤波器以滤除这些谐波，提高电能质量，成为了当前研究的热点。
大容量PWM电压源逆变器的LC滤波器设计涉及多个方面，包括滤波器的拓扑结构、参数优化、动态性能分析等。
本文首先介绍了PWM逆变器的基本原理及谐波产生的原因，然后详细阐述了LC滤波器的设计原则和方法，包括滤波器拓扑结构的选择、电感电容参数的计算与优化、以及滤波效果的评价指标等。
在此基础上，本文还讨论了滤波器设计中的一些关键问题，如滤波器的动态性能、热设计、电磁兼容性等。
通过案例分析，本文验证了所提设计方法的有效性和实用性。
通过本文的研究，旨在为大容量PWM电压源逆变器的LC滤波器设计提供理论支持和实用指导，促进电力电子技术的可持续发展。
1. 介绍PWM电压源逆变器的应用背景及其在电力系统中的重要地位。
在现代电力系统中，PWM（脉宽调制）电压源逆变器已成为一种重要的电能转换装置，广泛应用于各种电力电子设备中。
作为一种将直流电能转换为交流电能的电子设备，PWM电压源逆变器在机械传动控制、电动机调速、太阳能电池、风能发电等领域发挥着至关重要的作用。
特别是在可再生能源领域，PWM电压源逆变器是太阳能电池板和风力发电机与电网之间的关键接口，能够实现电能的稳定、高效转换，从而满足各种负载的需求。
PWM电压源逆变器的核心在于其独特的脉宽调制技术，该技术能够根据输入信号的特点，以一定规律调制输出信号的占空比，从而达到对输出电压的精确调节。
这种技术不仅可以实现输出电压的频率和幅值的灵活调节，还能够生成各种不同形状的波形，如正弦波、方波和三角波等，以满足不同负载的需求。
PWM电压源逆变器还具有高效率、高可靠性、低谐波污染等优点，因此在电力系统中得到了广泛应用。
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：
ωLI N≤10%U N
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：
ωCU0≤10%I N
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。
f s 10<f L<
f s
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
ωCU0≤10%I N
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f L。
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：
f L=
1
2π√LC
可以得到
C=1
L
ωL2，式中，角频率ωL=2πf L
电容的基波电流参数可以由下式计算:
I C=ω1CU O 式中，ω1是基波角频率，U O是额定输出电压。
目录
1.LC滤波器设计原则 (2)
1.1.原则1 (2)
1.2.原则2 (2)
1.3.原则3 (2)
2.设计步骤 (2)
2.1.计算电抗器电感值 (2)
2.2.选择截止频率 (2)
2.3.计算滤波电容 (2)
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：
ωLI N≤10%U N
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：
ωCU0≤10%I N
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。
f s 10<f L<
f s
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
ωCU0≤10%I N
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f L。
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：
f L=
1
2π√LC
可以得到
C=1
L
ωL2，式中，角频率ωL=2πf L
电容的基波电流参数可以由下式计算:
I C=ω1CU O 式中，ω1是基波角频率，U O是额定输出电压。
2。
