LLCL并網(wǎng)濾波器原理及最新技術(shù)進(jìn)展

1、L/O/G/OLLCL并網(wǎng)濾波器原理并網(wǎng)濾波器原理及最新技術(shù)進(jìn)展及最新技術(shù)進(jìn)展吳衛(wèi)民吳衛(wèi)民 耿攀耿攀上海海事大學(xué) 電氣系上海海事大學(xué)目目 錄錄光伏逆變器技術(shù)新動(dòng)向光伏逆變器技術(shù)新動(dòng)向傳統(tǒng)濾波器傳統(tǒng)濾波器新型新型LLCL濾波器濾波器312實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果4結(jié)論結(jié)論51.光伏逆變器技術(shù)新動(dòng)向光伏逆變器技術(shù)新動(dòng)向功功能能變變化化 中低壓逆變器也要參與電壓調(diào)整，功率中低壓逆變器也要參與電壓調(diào)整，功率因數(shù)不再為恒定為因數(shù)不再為恒定為1。 趨勢趨勢:功能多重化，功能多重化，直接補(bǔ)償諧波直接補(bǔ)償諧波器件變化器件變化 SiC器件技術(shù)發(fā)展，損耗可以減低很多器件技術(shù)發(fā)展，損耗可以減低很多拓?fù)渥兓負(fù)渥兓?”回歸回

2、歸”兩電平拓?fù)鋬呻娖酵負(fù)?簡單可靠簡單可靠) 濾波器成為成本要點(diǎn)濾波器成為成本要點(diǎn)單相拓?fù)?1常用拓?fù)鋯蜗嗤負(fù)?2發(fā)展趨勢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?fù)?1常用拓?fù)淙嗤負(fù)?2發(fā)展趨勢三相拓?fù)?3SMA 最新產(chǎn)品提出拓?fù)鋵＠? ZL 2008 1 00343

3、37.9三相拓?fù)?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.濾波器設(shè)計(jì)要求濾波器設(shè)計(jì)要

4、求2. 傳統(tǒng)并網(wǎng)傳統(tǒng)并網(wǎng)濾波器濾波器 L濾波器濾波器 LCL濾波器濾波器FFTFFT雙極性調(diào)制輸出電流(LCL filter)單極性調(diào)制輸出電流(LCL filter)諧波主要分布在開關(guān)頻率附近.單相并網(wǎng)逆變器輸出電流分析（單相并網(wǎng)逆變器輸出電流分析（30%紋波）紋波）3.新型新型LLCL濾波器濾波器已申請專利 fZs1LiL3-Cf支路在開關(guān)頻率處發(fā)生諧振新型新型LLCL濾波器原理濾波器原理新型新型LLCL濾波器特性分析濾波器特性分析與傳統(tǒng)LCL濾波器相比，LLCL濾波器在控制算法上并無差別L3Cf支路在開關(guān)頻率處發(fā)生諧振，等效阻抗近似為零LLCL 與與LCL濾波器網(wǎng)側(cè)電感量比較濾波器網(wǎng)側(cè)電

5、感量比較L1按紋波電流30%設(shè)計(jì)，達(dá)到相同效果時(shí)，采用LLCL的網(wǎng)側(cè)電感可以比采用LCL的網(wǎng)側(cè)電感減小網(wǎng)側(cè)電感減小75%2_2_( )LLCLLCLLL LLCL濾波器參數(shù)漂移分析濾波器參數(shù)漂移分析當(dāng)電網(wǎng)參數(shù)變化時(shí)，L3Cf支路的諧振點(diǎn)頻率有較好的魯棒性4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果調(diào)制方法不連續(xù)單極性調(diào)制/Dual-buck調(diào)制雙極性調(diào)制參數(shù)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測試條件對比測試條件

6、對比測試電路圖說明測試電路圖說明實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置LLCL實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)波形波形電流電流THD對比分析對比分析調(diào)制方式調(diào)制方式dual-buck 調(diào)制調(diào)制不連續(xù)單極性調(diào)制不連續(xù)單極性調(diào)制雙極性調(diào)制雙極性調(diào)制輸出功率輸出功率 (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更低更低效率對比分析效率對比分析不連續(xù)單極性調(diào)制方式Dual-buck調(diào)制方式雙極性調(diào)制方式效率更高效率更高同行評價(jià)同行評價(jià)這一發(fā)現(xiàn)也獲得國際著名電力電子學(xué)專家，這一發(fā)現(xiàn)也獲得國際著名電力電子學(xué)專家，IEEE Fellow, 本專業(yè)國際權(quán)威雜志（本專業(yè)國際權(quán)威雜志（IEEE Transactio

8、n on Power Electronics）的主編）的主編 Frede Blaabjerg 教授的高度評價(jià)，具體評價(jià)如下：教授的高度評價(jià)，具體評價(jià)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.結(jié)論結(jié)論l 光伏逆變器的技術(shù)走向要注意了，光伏逆變器的技術(shù)走向要注意了，占得先機(jī)最主要占得先機(jī)最主要。l 相比于相比于LCL濾波器濾波器， LLCL濾波器有以下特點(diǎn)濾波器有以下特點(diǎn)u在逆變器側(cè)電感相同的前提下，總電感量降低40%以上，效率提高0.2%以上。u優(yōu)

10、化設(shè)計(jì)情況下，總電感量可下降55%。u不存在額外危險(xiǎn)諧振可能。u特征頻率點(diǎn)提高，控制更為簡單。u串聯(lián)諧振支路抗參數(shù)漂移與器件不一致性的能力強(qiáng)，適合于規(guī)模生產(chǎn)。歡迎大家和我們進(jìn)行合作，聯(lián)系方式: 吳衛(wèi)民吳衛(wèi)民 :耿攀耿攀:L/O/G/OThank You!6. 附錄附錄三相自然軟開關(guān)逆變器三相自然軟開關(guān)逆變器DC SourceEfficiency nalysis EquimentLoadInverterOscillograph實(shí)驗(yàn)電路圖實(shí)驗(yàn)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)Stand-aloneGrid-tiedVin430V430VVbus600V690VVo540V540Vfs10kHz15kHzL11.2mH1

11、.2mHL2300uH300uHLo1.6mH3.6mHCo10uF0實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)波形實(shí)驗(yàn)波形1Vgs and Vds of VT7Vgs and Vds of VM1Vo and Io of Stand-aloneVo and Io of Grid-tiedSoft-switchedSoft-switchedHard-switched10kHz20kHz實(shí)驗(yàn)波形實(shí)驗(yàn)波形2Input VoltageOnput VoltageDC-bus VoltageInput CurrentOutput CurrentEfficiency效率分析效率分析Efficiency & Load gradeEfficiency & Input V