并网逆变器滤波器的设计课件.pptVIP

并网逆变器滤波器的设计 主要内容 并网逆变器中滤波器的作用 滤波器设计 滤波器类型的选择 滤波器参数的计算 滤波电感的制作 磁芯的选择 绕线尺寸的选择 抑制输出电流的过分波动及浪涌冲击； 滤波作用，将开关动作所产生的高频电流成分滤除； 连接电网和逆变器，通过它可以控制并网电流的幅值和相位，可以实现功率因数等于1； 隔离逆变桥输出的电动势与电网电动势，保护全桥开关管，防止其受到电网侧高频暂态干扰的影响。 滤波器类型的选择 LCL滤波器参数设计 参数条件： 直流母线输入电压Ua:360 额定输出功率：3kW 输出并网电流频率f1：50Hz 开关频率fs：20kHz 逆变器输出电压有效值Us：220V 额定输出电流Is：15A LCL滤波器限制条件 1.逆变器侧电感设计 逆变侧电感L1的主要作用是抑制逆变器侧的电流纹波，因此逆变器电感L1的取值主要由输出最大电流纹波决定。 通常选取其电流纹波幅值为额定并网电流10%~25%， 单极性调制下，电感电流为 稳态时，电感电流增减量相等，故有 化简得 当Uc(t)=?Ua 时，?iL1最大，即 已知 故有 代入计算得 L1≥1mh ，电感L1=2mh 2.滤波电容设计 根据电容的无功功率来设计，一般选取滤波电容C上的无功功率低于10%，可得 代入计算得 C≦20uf ， 电容C=20uF  电感的制作 选定磁芯尺寸和绕组匝数、绕线尺寸达到下述设计要求： (a) 电感值为2mH (b) 额定电流值为15A 1.选择磁芯 在开关电源中，常用的磁芯有铁氧体、磁粉芯、非晶态合金及硅钢片等。 磁芯材料性能简述 磁粉芯 由铁磁性粉粒与绝缘介质混合压制而成的一种软磁材料，高频涡流损耗低，非线性磁导率，适用于制作谐振电感、功率因数校正电感、输出滤波电感等。但在100kHz以上，损耗大，很少再用磁粉芯。 铁氧体 高电阻率，高频损耗小，低饱和磁感应强度，热稳定性差，价格低廉。在大功率开关电源装置中，如果开关频率30kHz以下，因为铁氧体的磁通密度低，磁芯体积、重量加大，其优势无法显露，故广泛应用在高频场合。 磁芯材料性能简述 非晶 高磁导率、高磁感应强度、低损耗、优越的热稳定性。在中高频领域中，非晶可以取代部分铁氧体市场。但价格比较高，磁芯标准不明确，使其不能广泛使用。 硅钢 高磁导率，低电阻率，涡流损耗大。和铁基非晶合金相比，硅钢磁通密度高、填充系数大、成本低但损耗高，是最广泛应用在低频场合的磁芯材料。 设计逆变输出滤波器高频电感时，需要考虑谐波引起的涡流损耗，故磁芯应具有高电阻率。结合饱和磁感应强度、工作环境、材料的价格等因素，采用磁粉芯。 2.确定绕组匝数 (1)计算初始绕组匝数： 通过77735磁芯数据页，可发现该磁芯的电感因子(AL)为88nH/T2，计算空载绕组匝数，L为所需电感值。采用2个磁环，故每个所需的电感值为1mH： ，取整数为107匝 (2) 计算额定电流时磁场强度 (3)确定初始磁导率满载时的下降百分比，计算出满载时电感值 根据磁导率-磁场强度曲线，确定磁导率为初始磁导率的88%，额定电流时的电感值：L=1mH*88%=0.88mH （电感变化量低于20%） 绕组匝数满足要求。 若电感变化量高于20%，需要调整匝数，继而调整电感值，重新步骤(2)、(3)验证，直至电感值满足要求。 电感的制作 3. 选择绕线（铜线）尺寸 在高频电路中，电流并不是是均匀分布于它的截面上，线圈的磁场感应变化，产生了涡流，从而导致了集肤效应。集肤效应使电流只流经绕线外层极薄的部分，这部分的厚度或环形导电面积与频率的平方根成反比。 集肤效应:导线中流过高频电流，变化的 电流产生的变化磁场感应出环形电压，如图 中的abcd和efgh所示。这些电压的极性使涡 流沿着环的边界流动。涡流的方向与环内主 电流OA的流向相反（d到c、e到f），而与环 外主电流的流向相同（b到a、g到h）。这导 致导线内的电流相互抵消，所有电流集中在 导线的表面。 通常将电流密度减少到导体截面表层电流密度的1/e 处的深度叫做集肤深度Δ，即认为表面下深度为Δ的厚度导体流过导线的全部电流，而在Δ层以外的导体完全不流过电流，铜导线温度20℃、不同频率下的穿透深度,