LCL滤波器是并网逆变器中用于抑制高频谐波功能和作用

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2025年11月16日 06:44 广东

‌LCL滤波器是并网逆变器中用于抑制高频谐波的关键组件，由逆变器侧电感L1、滤波电容C和电网侧电感L2组成‌，其核心功能是通过谐振特性衰减高频分量，同时需避免谐振频率与电网谐波或开关频率重叠。
有源阻尼：反馈电容电流（如电容电流反馈法），可压平谐振峰且无额外损耗。
参数设计要点
电感L1/L2：L1+L2决定低频滤波效果，L1通常较大（如L1=2mH，L2=0.4mH），L2需匹配电网电感。 ‌
电容C：影响谐振频率和无功功率，需平衡滤波效果与效率（如C=14μF）。 ‌
开关频率需高于谐振频率（如fs=10kHz），避免谐振尖峰。 ‌
应用场景
单相/三相并网逆变器：LCL滤波器比L型滤波器更高效，尤其适用于高功率场合（如H6拓扑逆变器）
lcl滤波器原理

一、在LCL滤波器里，Lf（逆变器侧电感）和Lg（网侧电感）通常都按“电流纹波+谐波衰减”两步来设计，计算思路相似，但目标不同，所以数值上Lf一般比Lg大3～10倍，差异主要体现在功能和比例上，而非公式本身。

1. 计算公式（两者通用形式）

   最小电感值都由允许的纹波电流Δi决定：

   Lmin = Vdc /(4·Δi·fsw)

   其中Vdc为直流母线电压，fsw为开关频率，Δi通常取额定电流的15 %25 %。

2. 差异与比例  

   - Lf（逆变器侧）首要任务是“压住”PWM纹波，因此先按上式算出Lmin，再留裕量，一般最终取值较大。  

   - Lg（网侧）主要承担“再衰减”高频分量，设计时通常用比例法：

     Lg = r·Lf，r=0.31（文献常见0.5左右）。

   结果：Lf ≈ (23)Lg，极端可做到10倍（K = Lf/Lg ≥ 10）。

3. 总结

   公式相同，但Lf按纹波直接算出“大”值，Lg再用比例系数取得“小”值；两者差210倍是常见区间，具体看系统对体积、成本及电网电流THD的权衡。

二、在 LCL 滤波器里，Lf（逆变器侧）和 Lg（网侧）两个电感上流的是同一条“功率通道”的电流，但它们的“负载电流”和“纹波电流”并不是同一个概念——数值、频率成分和幅度都不一样。

1. 基波（负载）电流
   两台电感串联在功率通道上，基波电流 I1 完全相同，都等于额定并网电流，所以“负载电流”在有效值上一样。
2. 开关频率纹波电流 
   - Lf 侧：直接承受 PWM 电压，纹波幅度 ΔiLf ≈ Vdc/(4·Lf·fsw)，可达额定电流的 15 %25 %。 
   - Lg 侧：经过 Lf–C 支路的分流后，高频分量被电容“短路”掉一大部分，纹波只剩 1/31/10，ΔiLg ≈ ΔiLf /(1 + ω2C·Lf) 量级，通常 < 5 % 额定电流。
   两者纹波幅度差 310 倍，频率成分相同，但幅度完全不同。
3. 低频谐波电流
   低于开关频率的谐波（如 5 次、7 次）由控制策略和电网电压畸变决定，Lf 与 Lg 上的数值几乎相等；只是相位会因 Lg 与 C 的并联支路出现微小差异，但工程上可认为“一样”。
一句话：
基波电流相同；开关频率纹波电流“Lf 大、Lg 小”，差几倍到十倍；低频谐波电流基本相等。