基于諧波頻譜的LCL濾波器設計

對1≤k≤10范圍內的項求和，就可得到精確度可以接受的諧波幅值。

4 濾波器設計方法

這里采用插入電壓增益來設計濾波器。插入電壓增益定義為濾波器插入前后負載端的電壓比。根據定義的插入增益，濾波器的設計可遵循以下步驟：①通過仿真或者測試得到未加入濾波器時變換器產生的干擾噪聲頻譜；②計算需要的衰減值曲線Ureq：將未加入濾波器時測得的干擾值U與標準Ulim進行比較，再加上6 dB的安全裕量，即Ureq=U-Ulim+6 dB；③計算濾波器的轉折頻率：用濾波器的電壓插入增益去交截②中得到的需要衰減的曲線值，交截得到的頻率即為濾波器的轉折頻率，如圖2所示；④設計濾波器參數并測試這些參數是否滿足標準要求。

5 諧振頻率計算

考慮類似于EMI濾波器的設計方法。首先根據進網電流標準，得到標準限值頻譜，然后根據不同的PWM控制方法，得到橋臂輸出電壓的頻譜及所需要的衰減，計算出諧振頻率。由數學模型可知進網電流與逆變橋側輸出電壓的傳遞函數，類似于插入電壓增益的計算，可得到LCL濾波器中的電壓增益為：

在對數域中：橋臂輸出電壓諧波-進網電流諧波+20log(I額定／U額定)=20log[s3L1L2Cf+s(L1+L2)]，LCL濾波器插入電壓增益曲線如圖3a所示。根據標準IEEE Std 929-2000，可繪出如圖3b所示的進網電流諧波標準頻譜曲線。當開關頻率為5 kHz時，采用SVPWM的逆變器橋臂輸出電壓諧波頻譜如圖3c所示，圖3d為系統中逆變橋輸出電壓各次諧波值減去進網電流各次諧波值。由于使用LCL濾波器，因此用20 dB／dec及60 dB／dec的直線去交截即可得出諧振頻率。由圖可知，此系統的諧振頻率為1 300 Hz。

6 LCL濾波器中其他參數設計

由上述方法得到LCL濾波器的諧振頻率，其計算公式如下：

因此在已知諧振頻率的基礎上，可先選取Cf的容值，然后選擇L1及L2的值。