共磁芯滤波器：降低 PWM 逆变器成本与体积，高效抑制谐波

本文主要探讨了在PWM逆变器中新型共磁芯滤波器的设计与应用，针对电力自动化设备中光伏发电系统的并网逆变器面临的挑战。随着光伏发电行业的快速发展，逆变器产生的高次电流谐波成为了关注焦点，因为它们可能会对电网造成干扰，影响其他设备的正常运行。为了满足国际并网技术标准，特别是德国BDEW标准，对并网电流总谐波畸变率的要求极为严格，要求不超过5%。 传统上，光伏发电系统采用无源LCL滤波器来消除谐波，但在功率提升时，大电感值成为问题，导致系统体积增大、成本增加以及动态性能下降。LCL滤波器中的电感磁芯用量直接影响了滤波器的尺寸和成本。为了解决这些问题，作者提出了一个创新设计：共磁芯滤波器，即逆变器侧电感L1和网侧电感L2共享一个磁芯。这种结构相较于独立电感，能够显著减小体积、降低成本，同时保持良好的滤波效果，使得滤波后电流的谐波畸变率符合标准要求。 文中详细介绍了共磁芯电感的结构，它是基于电压型PWM逆变器的LCL滤波器，包括逆变器侧电感、网侧电感和滤波电容，以及阻尼电阻的作用。在逆变器开关动作时，高频谐波电流主要集中在L1中，而滤波电容则通过旁路作用减少这部分电流，从而实现谐波的抑制。 论文还提供了实际应用案例，通过设计实例展示了新型滤波电感的具体实施，并进行了实验验证，证明了其在抑制谐波、降低成本和体积优化方面的有效性。这项研究对于提高光伏并网逆变器的性能、降低系统成本和满足严格的谐波控制标准具有重要意义。