基于谐波频谱的LCL滤波器设计

对1≤k≤10范围内的项求和，就可得到精确度可以接受的谐波幅值。

4 滤波器设计方法

这里采用插入电压增益来设计滤波器。插入电压增益定义为滤波器插入前后负载端的电压比。根据定义的插入增益，滤波器的设计可遵循以下步骤：①通过仿真或者测试得到未加入滤波器时变换器产生的干扰噪声频谱；②计算需要的衰减值曲线Ureq：将未加入滤波器时测得的干扰值U与标准Ulim进行比较，再加上6 dB的安全裕量，即Ureq=U-Ulim+6 dB；③计算滤波器的转折频率：用滤波器的电压插入增益去交截②中得到的需要衰减的曲线值，交截得到的频率即为滤波器的转折频率，如图2所示；④设计滤波器参数并测试这些参数是否满足标准要求。

5 谐振频率计算

考虑类似于EMI滤波器的设计方法。首先根据进网电流标准，得到标准限值频谱，然后根据不同的PWM控制方法，得到桥臂输出电压的频谱及所需要的衰减，计算出谐振频率。由数学模型可知进网电流与逆变桥侧输出电压的传递函数，类似于插入电压增益的计算，可得到LCL滤波器中的电压增益为：

在对数域中：桥臂输出电压谐波-进网电流谐波+20log(I额定／U额定)=20log[s3L1L2Cf+s(L1+L2)]，LCL滤波器插入电压增益曲线如图3a所示。根据标准IEEE Std 929-2000，可绘出如图3b所示的进网电流谐波标准频谱曲线。当开关频率为5 kHz时，采用SVPWM的逆变器桥臂输出电压谐波频谱如图3c所示，图3d为系统中逆变桥输出电压各次谐波值减去进网电流各次谐波值。由于使用LCL滤波器，因此用20 dB／dec及60 dB／dec的直线去交截即可得出谐振频率。由图可知，此系统的谐振频率为1 300 Hz。

6 LCL滤波器中其他参数设计

由上述方法得到LCL滤波器的谐振频率，其计算公式如下：

因此在已知谐振频率的基础上，可先选取Cf的容值，然后选择L1及L2的值。