基于双谐振滤波器的单相并网逆变系统的制作方法

本发明涉及一种太阳能发电与现有交流电网进行并网时使用的一种并网逆变系统，特别涉及一种能有效滤掉单相并网逆变器所产生的高频开关谐波的并网逆变系统。

背景技术：

在将分布式直流电源与现有电网进行并网时，单相并网逆变器是作为分布式电源与电网连接的主要接口，为不可缺少的部件。单相并网逆变器是通过脉宽调制将直流电逆变成单相交流电的。单相并网逆变器在完成脉宽调制过程中，会不可避免地产生不同频率的高频开关谐波，这部分高频开关谐波会随着并网进入到现有电网，对电网产生严重的高频谐波污染。高频谐波会造成旋转电机和变压器过热,使电力电容器组工作不正常,甚至造成热击穿损坏，因此,必须采取有效的措施来消除电网中的高次谐波。为了解决高频谐波污染问题，一般是在单相逆变器与电网之间增加输出滤波器对高频谐波进行滤波处理，常采用的输出滤波器为L C L 滤波器。但由于单相并网逆变器的调制波形所产生的谐波电压主要集中在单相并网逆变器的开关频率f_k附近，以及二倍开关频率2f_k附近，L C L 滤波器对开关频率f_k附近和二倍开关频率2f_k附近的电压谐波的衰减能力非常有限。为了克服这一缺点，有人采用了双谐振滤波器，用并联的两个RLC串联谐振支路替代LCL滤波器中的电容支路。在该电容支路中加入阻尼电阻R是基于对双谐振滤波器的谐振尖峰进行抑制，但带来了整个逆变系统有功损耗增大的缺陷和对开关频率f_k附近，以及二倍开关频率2f_k附近谐波的滤波效果提升抑制的问题。，此外，网侧电感和逆变器侧电感与容性LC谐振支路产生串联谐振会导致双谐振滤波器的谐振尖峰产生。通常在设计该RLC串联谐振支路时，其中一个支路的LC参数通常是根据滤除开关频率附近的谐波来设计的，另一个支路的LC参数是根据滤除二倍开关频率附近谐波来设计的，传统设计方案中由于不考虑两个并联支路的电容值比例，存在双谐振滤波器的谐振尖峰位置不确定的缺陷，导致谐振尖峰会出现在双谐振滤波器逆变系统的控制带宽之内，不仅容易放大并网高频谐波电流，也会导致控制系统不稳定。

技术实现要素：

本发明提供了一种基于双谐振滤波器的单相并网逆变系统，解决了现有的并网逆变滤波系统存在的有功损耗大和对高频谐波滤波效果提升不明显的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种基于双谐振滤波器的单相并网逆变系统，包括直流电源、单相逆变器、单相双谐振滤波器4和单相交流电网，在直流电源的输出端上并联有稳压电容, 直流电源的输出端与单相逆变器的输入端连接在一起，单相逆变器的输出端通过双谐振滤波器与单相交流电网连接在一起，单相双谐振滤波器4的逆变器侧电感器与单相逆变器的输出端连接在一起，单相双谐振滤波器4的网侧电感器与单相交流电网连接在一起，在单相双谐振滤波器的逆变器侧电感器与网侧电感器连接点与地之间并联有由开关频率滤波电容器与开关频率滤波电感器串联组成的第一谐振支路和由二倍开关频率滤波电容器与二倍开关频率滤波电感器串联组成的第二谐振支路。

单相双谐振滤波器的开关频率滤波电容器的电容容值与二倍开关频率滤波电容器的电容容值的比值为1:10到1:20；

单相双谐振滤波器的开关频率滤波电容器的电容容值与二倍开关频率滤波电容器的电容容值的最优比值为1:12。

本发明大大加强了双谐振滤波器的高频开关滤波效果，并减小了单相并网逆变系统的有功损耗，有效降低了分布式电源并入电网时对电网的谐波污染。

附图说明

图1是本发明的电路结构示意图；

图2是本发明的滤波输出电流波形图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种基于双谐振滤波器的单相并网逆变系统，包括直流电源1、单相逆变器2、单相双谐振滤波器4和交流电网3，在直流电源1的输出端上并联有稳压电容C_dc, 直流电源1的输出端与单相逆变器2的输入端连接在一起，单相逆变器2的输出端通过单相双谐振滤波器4与单相交流电网3连接在一起，单相双谐振滤波器4的逆变器侧电感器L_i与单相逆变器2的输出端连接在一起，单相双谐振滤波器4的网侧电感器L_g与交流电网3连接在一起，在单相双谐振滤波器4的逆变器侧电感器L_i与网侧电感器L_g连接点与地之间并联有由开关频率滤波电容器C1与开关频率滤波电感器L1串联组成的第一谐振支路和由二倍开关频率滤波电容器C2与二倍开关频率滤波电感器L2串联组成的第二谐振支路。本发明将现有技术的RLC串联谐振支路中的阻尼电阻R去掉，可以充分滤除开关频率f_k附近和二倍开关频率2f_k附近的电压谐波，大大增强滤波器的高频滤波效果，还会减少单相并网逆变系统的有功损耗，提高单相并网逆变系统的效率。

单相双谐振滤波器4的开关频率滤波电容器C1的电容容值与二倍开关频率滤波电容器C2的电容容值的比值为1:10到1:20；开关频率滤波电容器C1的电容容值与二倍开关频率滤波电容器C2的电容容值的比值为1:10时的谐振频率一般为当其比值为1:1时的2倍。能够将双谐振滤波器的谐振尖峰频率大大提高，超出一般控制器的控制带宽，使得谐振尖峰不会对于控制系统产生影响。

单相双谐振滤波器4的开关频率滤波电容器C1的电容容值与二倍开关频率滤波电容器C2的电容容值的比值为1:12；既能够保证双谐振滤波器的谐振尖峰超出一般控制器的控制带宽，又能保证双谐振滤波器的高频滤波效果。