并网应用中逆变器输出电流纹波分析及逆变器侧输出滤波电感设计

为并网逆变器（GCI）精确选择 <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$\bm {LCL}$</tex-math></inline-formula> 滤波器参数对于在减少硬件占用的情况下满足电网互联标准至关重要。文献中存在多种选择 <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$\bm {LCL}$</tex-math></inline-formula> 滤波器参数的设计方法。<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$\bm {LCL}$</tex-math></inline-formula> 滤波器的网侧电感可以采用铁芯，并遵循标准电网频率电感的设计方法，但逆变器侧电感的设计需要特别关注，因为它存在显著的开关频率谐波。本文对并网逆变器的逆变器侧电感设计进行了深入探讨。基于允许的逆变器峰 - 峰纹波电流来计算逆变器侧电感（<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$\bm {L}_{\bm {i}}$</tex-math></inline-formula>），以减少纹波分量导致的损耗。<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$\bm {L}_{\bm {i}}$</tex-math></inline-formula> 的值或大小取决于逆变器配置、开关技术和应用场景。本文开头部分进行了全面分析，比较了不同布线配置和应用场景下 <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$\bm {L}_{\bm {i}}$</tex-math></inline-formula> 的值及其大小。推导了 <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$\bm {L}_{\bm {i}}$</tex-math></inline-formula> 的闭式表达式，并用于选择 <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$\bm {L}_{\bm {i}}$</tex-math></inline-formula> 的最小值。本文还讨论了非晶铁芯用于逆变器侧电感的适用性。文献中的非晶铁芯电感设计会导致电感值随电流产生较大变化，经分析会产生差模和共模噪声。为解决这一问题，本文后半部分提出了一种新颖的非晶铁芯电感设计方法。该方法确保了电感在工作电流范围内的变化最小。本文提供了实验结果来支持各项理论论断。