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一种具有增强纹波衰减能力和磁芯尺寸优化方法的磁集成LCL滤波器
A Magnetic Integrated LCL Filter With Enhanced Ripple Attenuation Capability and a Core Size Optimization Method
| 作者 | Jianbo Jiang · Zhenyu Li · Fei Liu · Shangzhi Pan · Enming Zhao · Guangyu Liu |
| 期刊 | IEEE Transactions on Power Electronics |
| 出版日期 | 2025年4月 |
| 技术分类 | 系统并网技术 |
| 技术标签 | 并网逆变器 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | LCL滤波器 磁集成 纹波衰减能力 联合优化方法 实验验证 |
语言:
中文摘要
由于具有强大的纹波衰减能力,LCL 滤波器被广泛应用于并网逆变器中,以有效滤除并网电流的开关频率谐波。然而,传统 LCL 滤波器的缺点是体积大且磁芯利用率低。尽管对 LCL 滤波器的两个分立电感进行磁集成是减小体积的有效解决方案,但现有的磁集成方案主要存在高频区域纹波衰减能力下降的问题。针对这一问题,本文提出了一种具有增强纹波衰减能力的磁集成 LCL 滤波器。此外,通过合理的磁芯结构和参数设计,实现了磁芯体积 - 效率 - 纹波衰减能力的联合优化方法,进一步提高了所提出的磁集成 LCL 滤波器的实用性。最后,通过实验验证了所提出的磁集成 LCL 滤波器和联合优化方法的有效性。
English Abstract
In virtue of their strong ripple attenuation capability, LCL filters are widely used in grid-connected inverter to effectively filter the switching frequency harmonics of grid-connected currents. However, the downside of conventional LCL filters is that they are large size and low core utilization. Although magnetic integration of the two discrete inductors of the LCL filter is an effective solution to reduce the size, the existing magnetic integration solutions mainly suffer from the problem of reduced ripple attenuating capability in high frequency zone. Aiming at this problem, a magnetic integrated LCL filter with enhanced ripple attenuation capability is proposed in this article. In addition, the joint optimization method of core volume-efficiency-ripple attenuation capability is realized by reasonable core structure and parameter design, which further improves the practicability of the proposed magnetic integrated LCL filter. Finally, the effectiveness of the proposed magnetic integrated LCL filter and joint optimization method is experimentally verified.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务角度来看,这项磁集成LCL滤波器技术具有重要的应用价值。在光伏逆变器和储能变流器产品中,LCL滤波器是抑制开关频率谐波、确保并网电流质量的核心部件,其性能直接影响系统的电能质量和并网合规性。
该技术的核心突破在于解决了传统磁集成方案中高频纹波抑制能力下降的固有矛盾。对于阳光电源而言,这意味着可以在不牺牲滤波性能的前提下,显著减小滤波器体积并提升磁芯利用率。这对提升逆变器功率密度、降低物料成本具有直接价值,特别是在户用光伏、工商业储能等对体积和成本敏感的应用场景中优势明显。论文提出的磁芯体积-效率-纹波抑制能力联合优化方法,为产品设计提供了系统化的工程实现路径。
从技术成熟度评估,该方案已完成实验验证,具备较高的工程化可行性。对于阳光电源的1500V大功率系统、高频化逆变器等新一代产品,该技术可作为差异化竞争优势。然而,实际应用仍需关注几个关键挑战:不同功率等级下的磁芯结构适配性、批量生产的工艺一致性控制、以及在宽温度范围和复杂电网条件下的长期可靠性验证。
建议阳光电源将此技术纳入预研跟踪,结合自身在磁性元件设计和制造方面的积累,开展针对性的仿真验证和样机试制。若能成功产品化,将在提升系统集成度、降低BOM成本、增强市场竞争力等方面产生显著效益,特别契合当前新能源行业降本增效的发展趋势。