LLCL并网滤波器原理及最新技术进展

1、L/O/G/OLLCL并网滤波器原理并网滤波器原理及最新技术进展及最新技术进展吴卫民吴卫民 耿攀耿攀上海海事大学 电气系上海海事大学目目 录录光伏逆变器技术新动向光伏逆变器技术新动向传统滤波器传统滤波器新型新型LLCL滤波器滤波器312实验结果实验结果4结论结论51.光伏逆变器技术新动向光伏逆变器技术新动向功功能能变变化化 中低压逆变器也要参与电压调整，功率中低压逆变器也要参与电压调整，功率因数不再为恒定为因数不再为恒定为1。 趋势趋势:功能多重化，功能多重化，直接补偿谐波直接补偿谐波器件变化器件变化 SiC器件技术发展，损耗可以减低很多器件技术发展，损耗可以减低很多拓扑变化拓扑变化 ”回归回

2、归”两电平拓扑两电平拓扑(简单可靠简单可靠) 滤波器成为成本要点滤波器成为成本要点单相拓扑 1常用拓扑单相拓扑 2发展趋势Low EfficiencyLow input voltage range600V900V（380V system）Hard to compensate harmonicsTwo stage, hard to compensate harmonicsLow input voltage rangeComplex, High Cost, Low Stability三相拓扑 1常用拓扑三相拓扑 2发展趋势三相拓扑 3SMA 最新产品提出拓扑专利号: ZL 2008 1 00343

3、37.9三相拓扑 4 Standard of Interconnecting Distributed Resources with Electric Power Systems:IEEE Std 1547-2003, IEEE Std 1547.1-2005, IEEE Std 1547.2-2008, IEEE Std 519-1992, IEEE Std 929-2000, IEC 61727: 2004, IEC62116, UL 1741: 1999, AS 4777.2: 2005, GB/T 19939-2005, GB/T20046-2006, etc.滤波器设计要求滤波器设计要

4、求2. 传统并网传统并网滤波器滤波器 L滤波器滤波器 LCL滤波器滤波器FFTFFT双极性调制输出电流(LCL filter)单极性调制输出电流(LCL filter)谐波主要分布在开关频率附近.单相并网逆变器输出电流分析（单相并网逆变器输出电流分析（30%纹波）纹波）3.新型新型LLCL滤波器滤波器已申请专利 fZs1LiL3-Cf支路在开关频率处发生谐振新型新型LLCL滤波器原理滤波器原理新型新型LLCL滤波器特性分析滤波器特性分析与传统LCL滤波器相比，LLCL滤波器在控制算法上并无差别L3Cf支路在开关频率处发生谐振，等效阻抗近似为零LLCL 与与LCL滤波器网侧电感量比较滤波器网侧电

5、感量比较L1按纹波电流30%设计，达到相同效果时，采用LLCL的网侧电感可以比采用LCL的网侧电感减小网侧电感减小75%2_2_( )LLCLLCLLL LLCL滤波器参数漂移分析滤波器参数漂移分析当电网参数变化时，L3Cf支路的谐振点频率有较好的鲁棒性4.实验结果实验结果调制方法不连续单极性调制/Dual-buck调制双极性调制参数LCL-filterLLCL-filterLCL- filterLLCL- filterL11.2 mH1.2 mH2.4 mH2.4 mHL21.2 mH0.22 mH1.6 mH0.22 mHLf32 H32 HCf2 F2 F2 F2 F测试条件对比测试条件

6、对比测试电路图说明测试电路图说明实验装置实验装置实验装置实验装置LLCL实验实验波形波形电流电流THD对比分析对比分析调制方式调制方式dual-buck 调制调制不连续单极性调制不连续单极性调制双极性调制双极性调制输出功率输出功率 (W)LCL-filterLLCL-filterLCL- filterLLCL-filterLCL- filterLLCL- filter2506%4.63%5.26%5.15%7.10%6.8%5003.59%3.26%3.65%3.75%5.11%4.5%7502.57%2.44%2.56%2.50%2.51%1.86%10002.29%2.13%2.25%2.

7、20%2.59%2.55%12502.07%2.03%2.12%2.08%2.37%2.34%15001.97%1.85%2.01%1.96%2.15%2.10%17501.81%1.71%1.90%1.81%1.97%1.90%20001.71%1.63%1.81%1.70%1.87%1.82%THD更低更低效率对比分析效率对比分析不连续单极性调制方式Dual-buck调制方式双极性调制方式效率更高效率更高同行评价同行评价这一发现也获得国际著名电力电子学专家，这一发现也获得国际著名电力电子学专家，IEEE Fellow, 本专业国际权威杂志（本专业国际权威杂志（IEEE Transactio

8、n on Power Electronics）的主编）的主编 Frede Blaabjerg 教授的高度评价，具体评价如下：教授的高度评价，具体评价如下：Dear Weimin， That is a good idea. Designing those filters according to some specifications could be a good contribution for the society. How to select the different components in an inverter？We can do it together.Best regar

9、ds FredeW. Wu, Y. He and F. Blaabjerg，“An LLCL Power Filter for Single-Phase Grid-Tied Inverter”，IEEE Trans. on Power Electron., vol. 27, no. 2, pp: 782 789, Feb. 2012 5.结论结论l 光伏逆变器的技术走向要注意了，光伏逆变器的技术走向要注意了，占得先机最主要占得先机最主要。l 相比于相比于LCL滤波器滤波器， LLCL滤波器有以下特点滤波器有以下特点u在逆变器侧电感相同的前提下，总电感量降低40%以上，效率提高0.2%以上。u优

10、化设计情况下，总电感量可下降55%。u不存在额外危险谐振可能。u特征频率点提高，控制更为简单。u串联谐振支路抗参数漂移与器件不一致性的能力强，适合于规模生产。欢迎大家和我们进行合作，联系方式: 吴卫民吴卫民 :耿攀耿攀:L/O/G/OThank You!6. 附录附录三相自然软开关逆变器三相自然软开关逆变器DC SourceEfficiency nalysis EquimentLoadInverterOscillograph实验电路图实验样机实验样机Stand-aloneGrid-tiedVin430V430VVbus600V690VVo540V540Vfs10kHz15kHzL11.2mH1

11、.2mHL2300uH300uHLo1.6mH3.6mHCo10uF0实验条件实验条件实验波形实验波形1Vgs and Vds of VT7Vgs and Vds of VM1Vo and Io of Stand-aloneVo and Io of Grid-tiedSoft-switchedSoft-switchedHard-switched10kHz20kHz实验波形实验波形2Input VoltageOnput VoltageDC-bus VoltageInput CurrentOutput CurrentEfficiency效率分析效率分析Efficiency & Load gradeEfficiency & Input V