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[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。理论上，若满足电感电流滞后网侧电压90°情況下的运行条件，那么其他任何情况均可以正常运行，在此条件下电感量应满足：
2.逆变侧电感的约束条件
对于逆变电流中的高频分量，主要由逆变侧电感来抑制。通常我们取纹电流峰峰值不超过额定电流峰值的20%。对于SVPWM调制，每个扇区在我们分析纹波电流时可以认为是对称的，所以我们以一个扇区（-30°到+30°）为例来进行推导。在-30°到+30°区间，a、b、c三相桥的开关状态如图4所示：
三相上管导通时间分别为：
由此，我们计算出在电网过零点处和波峰处的和。可以得到在过零点处，可以得到最大值，即：
3.滤波电容C的确定
一般情况下，我们保证流过电容的电流不超过系统额定电流的5%，即：
4.网侧电感值的确定
而网侧电感主要作用就是限制并网电流谐波，这里用网侧电流高频和逆变侧电流高频含量的比来表示这个衰减。根据诺顿定理，可以将逆变器近似表示为：
由此可得：
为了抑制LCL滤波器的谐振特性，我们通常将这个谐振频率设计为10倍基频到0.5倍开关频率之间。一般取在频率中点。那么我们就可以通过上述公式，计算出网侧电感L2。
参考文献
[1] 徐德鸿编著.电力电子系统建模及控制.机械工业出版社.2005.
[2] 董景新，赵长德，郭美凤，陈志勇，李冬梅编著.控制工程基础.清华大学出版社.2009.
[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。理论上，若满足电感电流滞后网侧电压90°情況下的运行条件，那么其他任何情况均可以正常运行，在此条件下电感量应满足：
2.逆变侧电感的约束条件
对于逆变电流中的高频分量，主要由逆变侧电感来抑制。通常我们取纹电流峰峰值不超过额定电流峰值的20%。对于SVPWM调制，每个扇区在我们分析纹波电流时可以认为是对称的，所以我们以一个扇区（-30°到+30°）为例来进行推导。在-30°到+30°区间，a、b、c三相桥的开关状态如图4所示：
三相上管导通时间分别为：
由此，我们计算出在电网过零点处和波峰处的和。可以得到在过零点处，可以得到最大值，即：
3.滤波电容C的确定
一般情况下，我们保证流过电容的电流不超过系统额定电流的5%，即：
4.网侧电感值的确定
而网侧电感主要作用就是限制并网电流谐波，这里用网侧电流高频和逆变侧电流高频含量的比来表示这个衰减。根据诺顿定理，可以将逆变器近似表示为：
由此可得：
为了抑制LCL滤波器的谐振特性，我们通常将这个谐振频率设计为10倍基频到0.5倍开关频率之间。一般取在频率中点。那么我们就可以通过上述公式，计算出网侧电感L2。
参考文献
[1] 徐德鸿编著.电力电子系统建模及控制.机械工业出版社.2005.
[2] 董景新，赵长德，郭美凤，陈志勇，李冬梅编著.控制工程基础.清华大学出版社.2009.