逆变器输出滤波器

逆变器滤波器设计研究（LCLLC滤波器*****）

前言

提出一种新型的LCLLC滤波器及其参数设计方法，以解决传统LLCL滤波器在二倍及其以上倍数开关频率电流谐波衰减速率低的问题。所提滤波器不仅具备旁路开关频率谐波电流、减小电网电流谐波的能力，还具有较强的参数鲁棒性。

传统的LLCL并网逆变器输出滤波器

优点：串联谐振支路可以旁路开关频率谐波电流，减小电网电流谐波。

缺点：对二倍及其以上倍数开关频率的电流谐波衰减速率低，转折储幅频特性不陡峭。

新型的LCLLC滤波器

优点：不仅旁路开关频率谐波电流、减小电网电流谐波，还对二倍及其以上倍数开关频率的电流谐波衰减快。

滤波器设计现状

随着逆变器的发展和电能质量要求提高，滤波器研究成为热点。LCL滤波器以其体积小、成本低、高频电流谐波衰减度高而广泛应用。然而，若要满足电网对高次谐波的要求，通常需要加大滤波器参数，增加逆变器成本。为此，业界提出LLCL型并网滤波器拓扑，通过增加LC串联谐振支路旁路开关频率谐波电流，大幅减小并网电流中的开关频率谐波。相较于传统LCL滤波器，LLCL滤波器在成本方面可忽略不计，但滤波性能有所提升，具有广阔的应用前景。

LLCL滤波器及其特性研究

LLCL滤波器在串联谐振支路旁路逆变器开关频率谐波电流方面表现良好，但在高频段谐波衰减速率仅为-20 dB/十倍频程，导致其二倍开关频率电流谐波衰减度不够，难以满足电网标准要求。

LCLLC滤波器LCLLC滤波器提出

为满足电网标准对高次谐波的要求，提出LCLLC滤波器，结合LCL滤波器和串联谐振支路的优点，保留了旁路开关频率谐波电流的优点，同时克服了LLCL滤波器高频衰减速率低的缺点。LCLLC滤波器在开关频率处有一个负的谐振峰，有效滤除一次开关频率处谐波，高频段谐波衰减速率高达-60 dB/十倍频程。

滤波器对比研究

通过仿真和实验对比了LCL、LLCL和LCLLC三种滤波器，结果表明LCLLC滤波器在满足电网标准要求的开关频率及其整数倍频率谐波幅值方面表现最优，同时具有较好的滤波性能和参数鲁棒性。

实验验证

搭建5 kW三相并网逆变器实验样机，分别测试了使用LCL、LLCL和LCLLC滤波器的情况，结果证实LCLLC滤波器在满足电网标准要求的同时，具有最佳的滤波效果和参数鲁棒性。

逆变器滤波器设计（变频器输出滤波）

LC滤波器，一种由串联电抗L和并联电容C构成的正弦波滤波器，常在电流源逆变器中应用。若电网较强，LC滤波器可能会为电网注入开关次谐波，但若电网较弱，系统阻抗较大时，LC滤波器的使用仍无问题。然而，LC滤波器存在两个谐振点，若控制参数设计不当，可能导致谐振现象。为解决此问题，通常在电容C上串接一个电阻。若不串接电阻，需要检测电容电流，并使用虚拟阻抗的方法实现反馈。

相比之下，电压源逆变器通常不与电网连接，而直接向负载供电，如UPS。在此场景下，电压纹波系数应小于一定值，以确保负载能承受，因此使用LC滤波器即可。然而，电压源逆变器使用LCL滤波器也是可行的。

在变频器的应用中，输出PWM电压波形、IGBT特性和电缆长度等因素，可能对电动机绝缘造成损伤。正弦波滤波器的引入，能有效解决这一问题，通过将PWM电压波形转换为正弦波，减少过冲电压，从而保护电动机绝缘。本文详细阐述了正弦波滤波器的工作原理，并提供了应用案例。变频器在现代工业生产中，因其出色的调速性能、节能降损和提高生产率与产品质量，已经成为不可或缺的设备。

变频器在运行过程中，输出的PWM电压波形和电缆长度等因素可能导致电动机绝缘损伤。具体表现为电动机绝缘的频繁击穿和损害电动机轴承。这主要是由于变频器输出的电压波形在电动机端产生过高的电压。正弦波滤波器通过将PWM波形转换为正弦波，消除过冲电压，进而避免对电动机绝缘的损伤。本文分析了损伤电动机绝缘的原因，并提供了有效的解决方案，强调了正弦波滤波器在保护电动机绝缘中的重要作用。

正弦波滤波器的设计基于LC滤波器原理，由串联电抗L和并联电容C构成。其工作原理是通过控制滤波器的截止频率f，实现对PWM波形中谐波的滤除，使输出电压近似为正弦波。通过仿真波形，可以直观地观察到滤波器的效果。在设计正弦波滤波器参数时，需要精确匹配电抗和电容值，以满足滤波要求并降低成本。以额定功率315kW、功率因数0.8的电动机为例，设计时需要考虑电流余量、压降以及电容值与变频器载波频率的关系，以确保滤波器的正常工作和电动机的稳定运行。

单相小功率逆变器拓扑

单相小功率逆变器拓扑优化及关键技术

小功率逆变器的高效、低漏电流及抑制共模电流成为关键。H4拓扑存在漏电流问题，H5、H6拓扑及双Buck拓扑有效解决，同时SUNGROW公司持续优化，以满足低压电网指令、支持无功调节。逆变器产生共模电流影响系统安全与效率，共模电流源于寄生电容与开关管动作。通过抑制共模电压频率或维持不变，可有效控制共模电流。

H6拓扑采用单极性SPWM调制，高频输出波形经LC滤波后连接市电，通过采样BUS电压、市电电压和电感电流控制输出电流相位，满足法规要求。驱动波形中，高频开关管在市电正半轴同步高频驱动，低频开关管在负半轴低频驱动，以减少损耗、提高效率。选用功率开关管时需综合考虑开关频率、电流峰值、电压峰值等参数，确保稳定性与效率。二极管主要在开关管关断时提供续流通路，其峰值电流、反向电压需与系统匹配。滤波电感、滤波电容的选择需考虑滤波性能与成本。H6拓扑在抑制共模电流、提高效率方面表现良好，但驱动电路的复杂性与成本增加成为考量点。

传统并网逆变器输出滤波器有L、LC、LCL三种形式，性能及适用场合不同。L滤波器结构简单，适用于小功率场合，但高频衰减特性较差；LC滤波器适用于并网/独立双模式逆变器，能有效衰减输出电压的高频谐波；LCL滤波器则适用于中大功率场合，高频衰减效果显著，且在低开关频率和较小电感情况下也能满足电流谐波衰减要求。

双极性SPWM控制方式相较于单极性SPWM，拥有更低的电感电流纹波，减小EMI干扰，不存在共模漏电流问题，且不易产生过零点畸变。逆变器控制策略与功率调节紧密相关，通过电压控制器与电流控制器的配合，实现输出功率动态调整。优化直流母线电压的二倍频成分，采用低通滤波器或数字滤波方式，可有效减少并网电流中的三次谐波含量，提升电能质量。

综上所述，单相小功率逆变器拓扑优化需关注高效抑制漏电流、共模电流及提升输出电能质量，通过合理选择拓扑结构、关键元器件及控制策略，以适应不同应用环境及需求。

400V6000W逆变器用多少VF的滤波电容

逆变器输出滤波电容的选择是根据逆变器的工作频率来确定的。逆变器的工作频率通常在几十kHz至一千kHz范围内波动，这直接影响到滤波电容的容量。为了确保逆变器能够稳定运行，选择恰当的滤波电容容量至关重要。

滤波电容的容量一般建议在10000pF左右，这是因为在这一范围内，滤波电容能够有效抑制逆变器输出的高频谐波，同时保证逆变器的输出波形平滑。然而，具体容量还需要根据逆变器的工作频率进行调整，以达到最佳的滤波效果。

例如，如果逆变器的工作频率较低，可能需要更大的电容容量来确保滤波效果；反之，工作频率较高时，则可能需要较小的电容容量。因此，在设计逆变器系统时，必须仔细考虑逆变器的工作频率，以选择合适的滤波电容。

需要注意的是，滤波电容的选择不仅影响到逆变器的输出波形，还关系到系统的稳定性及效率。因此，在选择滤波电容时，应综合考虑多个因素，确保逆变器能够高效、稳定地工作。

总之，逆变器输出滤波电容的容量选择是一个需要综合考量的工作，它直接影响到逆变器的性能和可靠性。因此，在实际应用中，务必根据逆变器的工作频率等具体参数，选择合适的滤波电容容量。

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