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具有增强纹波衰减能力的三相全磁集成LCL滤波器
Three-Phase Fully Magnetically Integrated LCL Filters with Enhanced Ripple Attenuation Capability
Jianbo Jiang · Heng Wang · Shangzhi Pan · Fei Liu 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年9月
高效率与高功率密度是电力电子变换器的发展趋势。传统LCL滤波器存在铁心利用率低和体积冗余大的问题,制约了并网逆变器功率密度的提升。三相系统中滤波电感数量增多,体积冗余问题更为突出。现有磁集成技术在纹波衰减能力上存在不同程度的退化。为此,本文提出一种具有增强纹波衰减能力的三相全磁集成LCL(TPFMI-LCL)滤波器,将所有滤波电感集成于同一磁芯,消除体积冗余,并通过合理设计磁芯参数实现体积与损耗的协同优化。相比传统三相LCL滤波器,所提结构在减小体积的同时提升了纹波抑制能力。实验样机验证了该方案...
解读: 该三相全磁集成LCL滤波器技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器具有重要应用价值。通过将六个滤波电感集成于单一磁芯,可显著提升PowerTitan大型储能系统的功率密度,降低系统成本。增强的纹波衰减能力可改善并网电能质量,满足严格的并网标准要求。该技术与阳光电源现有的三电平拓扑和SiC...
基于全状态反馈的并网型DC/AC变换器控制方法
Full-State Feedback Control for Grid-Connected DC/AC Converter With Enhanced Stability and Controllability
Yanjun Tian · Yilin Wang · Lianying An · Zhishuang Yue · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年1月
针对并网型DC/AC变换器在直流侧可控性受限及交流侧存在谐振模态的问题,本文提出一种基于LCL滤波器的双向全状态反馈控制策略(FSFC)。传统PI控制器仅依赖输出变量反馈,忽略系统内部动态特性,导致控制性能受限。所提方法利用状态变量反映系统内部特性,在交流侧通过极点配置扩展无源阻尼范围,有效抑制谐振峰且不牺牲动态响应;在直流侧降低等效模型阶数,提升电压调节性能。与主流控制方法对比表明,该方法具有更优的动态响应与鲁棒性,仿真与实验结果验证了其有效性。
解读: 该全状态反馈控制技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器具有直接应用价值。针对LCL滤波器谐振抑制问题,所提FSFC方法通过极点配置实现无源阻尼扩展,可优化PowerTitan大型储能系统的并网稳定性,避免传统有源阻尼带来的损耗。直流侧降阶控制策略可提升ST储能变流器的直流母线电压调节性...
CCF控制下基于LCL滤波器的并网变换器高频相位补偿策略设计与分析
Design and Analysis of High Frequency Phase Compensation Strategies for CCF-controlled LCL filter-based Grid-Connected Converter
Cong Li · Qi Zhang · Rongwu Zhu · Fujin Deng 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年9月
本文提出一种高频相位补偿算法(HFPC),以提升LCL滤波器并网变换器在变流器电流反馈控制(CCF)下的稳定性裕度。建立了考虑数字控制延时的离散状态空间模型,揭示了不同状态反馈对系统动态特性的影响,并确定了CCF控制的稳定范围。在此基础上,提出基于线性预测器(LP)的补偿方法,并研究其机理与局限性。进一步引入改进相位补偿(IPC)与电流重构(CR)构成HFPC,其中IPC可抑制传统方法引起的高频开环增益,拓展增益裕度;CR则推动临界穿越频率至更高频段,提升系统稳定性和电流质量。实验结果验证了所提...
解读: 该CCF控制高频相位补偿技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的LCL滤波器控制优化具有直接应用价值。文中提出的改进相位补偿(IPC)与电流重构(CR)方法可有效解决数字控制延时导致的稳定性问题,提升PowerTitan大型储能系统在高开关频率下的控制带宽和电流质量。该技术可应用于阳光...
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
Jianbo Jiang · Zhenyu Li · Fei Liu · Shangzhi Pan 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
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...
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...
一种用于逆变器的高效高功率密度集成陷波-LCL滤波器
An Efficient High-Power-Density Integrated Trap-LCL Filter for Inverters
Neda Mazloum · S. Ali Khajehoddin · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
摘要:为提高电压源变流器的功率密度,通常采用无源滤波器或被称为陷波滤波器的无源元件组合,其设计目的是阻断或旁路开关电流谐波,以满足电网要求。最近,研究人员对将陷波滤波器磁集成到LCL结构中进行了研究,从而降低了滤波器所需的电感值。本文提出了一种无需任何电气连接即可将陷波电感与变流器侧电感进行集成的新方法。因此,陷波电感无需承载工频电流,从而降低了传导损耗。这也使得能够使用尺寸小且磁芯损耗低的现代磁芯材料,进而进一步提高功率密度。该方法为将滤波器谐振极点设置在指定频率处提供了额外的自由度,并避免触...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项集成陷波-LCL滤波技术对提升光伏逆变器和储能变流器的功率密度具有重要战略价值。该技术通过磁集成方式将陷波滤波器与变流器侧电感耦合,且无需电气连接,使陷波电感不承载工频电流,这一创新设计可显著降低传导损耗并减小滤波器体积。 对于阳光电源的产品线而言,该技术的应用潜力体...
基于逆变器侧电流反馈的大容量LCL型有源电力滤波器精确谐波电流控制
Accurate Harmonic Current Control for Large-Capacity LCL-Type Active Power Filter With Inverter-Side Current Feedback
Deokyong Woo · Sungmin Kim · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年2月
由于 LCL 滤波器中逆变器侧电流与电网侧电流存在差异,采用逆变器侧电流反馈(ICF)配置的有源电力滤波器(APF)可能难以准确提供由非线性负载产生的谐波电流。在以低开关频率(5 kHz 及以下)运行的大容量 APF 中,LCL 滤波器的谐振频率通常设计为 2.5 kHz 及以下,这低于电网标准规定的满足谐波要求所推荐的最高 50 次(3 kHz)谐波电流次数。因此,采用 ICF 配置的大容量 APF 难以满足这些电网标准的推荐要求。为解决这一问题,本文提出了一种基于逆变器侧与电网侧电流差值传递...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项针对大容量LCL型有源电力滤波器的谐波电流控制技术具有重要的战略价值。在我们的光伏逆变器和储能系统产品线中,谐波抑制一直是影响电能质量和并网性能的核心技术挑战。 该论文提出的基于逆变器侧电流反馈配置的谐波参考电流修正方法,直接切中大容量电力电子设备的痛点。对于我们在工...
一种基于连续控制集电流的模型预测控制方法在带LCL滤波器的三相两电平AC/DC变换器中的应用
A Novel Continuous Control Set Current-Based Model Predictive Control for a Three-Phase, Two-Level AC/DC Converter With the LCL Filter
Krzysztof Dmitruk · Andrzej Sikorski · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
本文针对通过 <italic xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">LCL</i> 滤波器接入电网的交直流电网变流器,提出了一种新型的基于连续控制集电流的模型预测控制(CCS C - BMPC)方法。大多数连续控制集模型预测控制(CCS MPC)算法在最终控制阶段通过调节由预测算法得出的参考电压来控制变流器电流。所提出的算法通过调节变流器电流和滤波电容上的...
解读: 从阳光电源核心业务视角来看,这项基于连续控制集的电流模型预测控制(CCS C-BMPC)技术对我们的光伏逆变器和储能变流器产品线具有重要的技术价值。该算法针对带LCL滤波器的三相AC/DC变换器,通过直接控制并网电流而非传统的间接电压控制方式,实现了在较低开关频率下的低THD性能,这直接契合我们产品...
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
Analysis of Inverter Output Current Ripple and Design of Inverter-Side Output Filter Inductor for Grid-Connected Applications
Bishal Mondal · Arun Karuppaswamy B · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年10月
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 xmln...
解读: 从阳光电源并网逆变器和储能系统的业务视角来看,该论文针对LCL滤波器中逆变器侧电感设计的深度研究具有重要的工程应用价值。 在光伏和储能逆变器产品开发中,LCL滤波器的参数设计直接影响系统的并网电能质量、硬件成本和功率密度。论文提出的基于纹波电流约束的逆变器侧电感(Li)设计方法,能够有效降低开关频...