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濾波電感一般采用鐵氧體材料,它可以方便地與穿心電容組合起來,形成復(fù)合濾波器,在高性能濾波器中,也采用線繞電感。但需注意,鐵氧材料在大電流下會(huì)發(fā)生磁飽和,降低濾波器效能。
在全橋逆變器中,輸出濾波電感是一個(gè)關(guān)鍵性的元件,并網(wǎng)系要要求在逆變器的輸出側(cè)實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)為1,波形為正弦波,輸出電流與網(wǎng)壓同頻相同。因而,電感值選取的合適與否直接影響電路的工作性能。對電感值的選取,可以從以下兩個(gè)方面來考慮: ① 電流的波紋系數(shù) 輸出濾波電感的值直接影響著輸出紋波的大小,由電感的基本伏安關(guān)系可得: (5-14) 其中電感兩端電壓,考慮到當(dāng)輸出電壓處于峰值附近,即時(shí),輸出電流波紋很大,設(shè)此時(shí)開關(guān)周期為T,占空比為D,則有下式: 。5-15) 另外,根據(jù)電感的伏秒平衡原理,我們可以得到, 。5-16) 于是求得, (5-17) 從(5-15)、(5-16)式可得, 。5-18) 在本系統(tǒng)中,開關(guān)管的工作頻率取電流波紋系數(shù)則由式(5-18)計(jì)算可: 因此,要保證實(shí)際電流紋則濾波器電感滿足。 、趶哪孀兤鞯氖噶咳切侮P(guān)系可知, (5-19) 于是,它們的基波幅值滿足下式 。5-20) 由正弦脈寬調(diào)制理論可知, 。5-21) 其中,為調(diào)制比,且從而: 。5-22) 于是,我們可以得到下式: 綜上,濾波電感的取值范圍為。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中,由于電感的體積、成本等因素的影響,一般只需考慮電感的下限值,即取稍大于下下至即可。另外需要特別指出的是,以上的計(jì)算是建立在額定輸出電壓,即的基礎(chǔ)上,考慮到實(shí)際情況下網(wǎng)壓的波動(dòng)范圍,在設(shè)計(jì)電感時(shí)很終選取電感值,電感的額定電流為。 1.輸入電容的設(shè)計(jì) 假設(shè)電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)的電流只含有基波分量并且相同,則注入到電網(wǎng)的瞬時(shí)功率為: 。5-24) 其中是注入電網(wǎng)的平均功率,是角頻率,是時(shí)間。 因此,中間直流側(cè)電壓有小的脈動(dòng),同時(shí)由前述的Boost的光伏陣列的輸出電流是在直流之上疊加了一個(gè)高頻分量。同時(shí)雷擊等尖峰電壓和一些額外的因素引起的波動(dòng)會(huì)對逆變器造成影響。因此有必要設(shè)置輸入電容,使其與光伏陣列與逆變器之間的導(dǎo)線上的分布電感組成一個(gè)低通濾波,使各部分產(chǎn)生的干擾盡量不影響另一部分。 由經(jīng)驗(yàn)值可得:輸入電容的值一般取。 考慮到耐壓,我們選取2個(gè)的電解電容進(jìn)行串聯(lián)。由于電容的串聯(lián)涉及到均壓的問題,采用并聯(lián)均壓電阻的措施。采用每組并聯(lián)的電容上并聯(lián)一個(gè)電阻,由三個(gè)電阻串聯(lián)組成。 5.3.3功率因數(shù)(PF) 當(dāng)逆變器的輸出大于其額定輸出的20%,平均功率因數(shù)應(yīng)不小于0.85(超前或滯后),當(dāng)逆變器的輸出大于其額定輸出的50%,平均功率因數(shù)不應(yīng)小于0.95(超前或滯后)。 一段時(shí)期內(nèi)的平均功率因數(shù)(PF)公式: ………………………………………(5) 式中: ——有功功率; ———無功功率。 注1:在供電機(jī)構(gòu)許可下,特殊設(shè)計(jì)以提供無功功率補(bǔ)償?shù)哪孀兤骺沙龃讼拗乒ぷ鳎? 注2:用于并網(wǎng)運(yùn)行而設(shè)計(jì)的大多數(shù)逆變器功率因數(shù)接近1。 5.3.5工作頻率 逆變器并網(wǎng)時(shí)應(yīng)與電網(wǎng)同步運(yùn)行。逆變器交流輸出端頻率的允許偏差為電網(wǎng)額定頻率為。 5.3.6直流分量 并網(wǎng)運(yùn)行時(shí),逆變器向電網(wǎng)饋送的直流電流分量應(yīng)不超過其輸出電流額定值的0.5%或5mA,應(yīng)取二者中較大值。 5.4.2發(fā)射要求 在居住、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境中正常工作的逆變器的電磁發(fā)射應(yīng)不超過GB 17799.3規(guī)定的發(fā)射限制; 連接到工業(yè)電網(wǎng)和在工業(yè)環(huán)境中正常工作的逆變器的電磁發(fā)射不應(yīng)超過GB 17799.3規(guī)定的發(fā)射限制。 2.3太陽電池陣列輸出功率數(shù)學(xué)模型 本文采用TRW太陽電池陣列輸出功率數(shù)學(xué)模型[3,4]。任意太陽輻射強(qiáng)度和環(huán)境溫度條件下,太陽電池溫度 為 (21) 設(shè)在參考條件下,為短路電流;為開路電壓;、為很大功率點(diǎn)電流和電壓,則當(dāng)光伏陣列電壓為,其對應(yīng)點(diǎn)電流為: (22) 。23) (24) 考慮太陽輻射變化和溫度的影響時(shí), (25) 。26) (27) 。28) 其中,、分別為太陽輻射和光電池溫度參考值,一般分別取為和; 為在參考日照下的電流變化溫度系數(shù)(); 為在參考日照下的電壓變化溫度系數(shù)();為光伏陣列的串聯(lián)電阻。 2.4逆變器輸出功率數(shù)學(xué)模型 逆變器輸出功率為 (29) 其中,為輸出功率;為輸入功率;為無載功率;為額定輸出功率;為常數(shù),表明輸入與輸出間的關(guān)系,由下式?jīng)Q定 。30) 其中,為逆變器的效率。