基于諧波頻譜的LCL濾波器設(shè)計(jì)
對(duì)1≤k≤10范圍內(nèi)的項(xiàng)求和,就可得到精確度可以接受的諧波幅值。
4 濾波器設(shè)計(jì)方法
這里采用插入電壓增益來(lái)設(shè)計(jì)濾波器。插入電壓增益定義為濾波器插入前后負(fù)載端的電壓比。根據(jù)定義的插入增益,濾波器的設(shè)計(jì)可遵循以下步驟:①通過(guò)仿真或者測(cè)試得到未加入濾波器時(shí)變換器產(chǎn)生的干擾噪聲頻譜;②計(jì)算需要的衰減值曲線Ureq:將未加入濾波器時(shí)測(cè)得的干擾值U與標(biāo)準(zhǔn)Ulim進(jìn)行比較,再加上6 dB的安全裕量,即Ureq=U-Ulim+6 dB;③計(jì)算濾波器的轉(zhuǎn)折頻率:用濾波器的電壓插入增益去交截②中得到的需要衰減的曲線值,交截得到的頻率即為濾波器的轉(zhuǎn)折頻率,如圖2所示;④設(shè)計(jì)濾波器參數(shù)并測(cè)試這些參數(shù)是否滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。
5 諧振頻率計(jì)算
考慮類(lèi)似于EMI濾波器的設(shè)計(jì)方法。首先根據(jù)進(jìn)網(wǎng)電流標(biāo)準(zhǔn),得到標(biāo)準(zhǔn)限值頻譜,然后根據(jù)不同的PWM控制方法,得到橋臂輸出電壓的頻譜及所需要的衰減,計(jì)算出諧振頻率。由數(shù)學(xué)模型可知進(jìn)網(wǎng)電流與逆變橋側(cè)輸出電壓的傳遞函數(shù),類(lèi)似于插入電壓增益的計(jì)算,可得到LCL濾波器中的電壓增益為:
在對(duì)數(shù)域中:橋臂輸出電壓諧波-進(jìn)網(wǎng)電流諧波+20log(I額定/U額定)=20log[s3L1L2Cf+s(L1+L2)],LCL濾波器插入電壓增益曲線如圖3a所示。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IEEE Std 929-2000,可繪出如圖3b所示的進(jìn)網(wǎng)電流諧波標(biāo)準(zhǔn)頻譜曲線。當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率為5 kHz時(shí),采用SVPWM的逆變器橋臂輸出電壓諧波頻譜如圖3c所示,圖3d為系統(tǒng)中逆變橋輸出電壓各次諧波值減去進(jìn)網(wǎng)電流各次諧波值。由于使用LCL濾波器,因此用20 dB/dec及60 dB/dec的直線去交截即可得出諧振頻率。由圖可知,此系統(tǒng)的諧振頻率為1 300 Hz。
6 LCL濾波器中其他參數(shù)設(shè)計(jì)
由上述方法得到LCL濾波器的諧振頻率,其計(jì)算公式如下:
因此在已知諧振頻率的基礎(chǔ)上,可先選取Cf的容值,然后選擇L1及L2的值。
評(píng)論