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發生磁飽和,降低濾波器效能。
在全橋逆變器中,輸出濾波電感是一個關鍵性的元件,并網系要要求在逆變器的輸出側實現功率因數為1,波形為正弦波,輸出電流與網壓同頻相同。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,可以從以下兩個方面來考慮:
① 電流的波紋系數 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系可得: (5-14) 其中電感兩端電壓,考慮到當輸出電壓處于峰值附近,即時,輸出電流波紋最大,設此時開關周期為T,占空比為D,則有下式: (5-15) 另外,根據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) 在本系統中,開關管的工作頻率取電流波紋系數則由式(5-18)計算可: 因此,要保證實際電流紋則濾波器電感滿足。 ②從逆變器的矢量三角形關系可知, (5-19) 于是,它們的基波幅值滿足下式 (5-20) 由正弦脈寬調制理論可知, (5-21) 其中,為調制比,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。在實際設計過程中,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,以上的計算是建立在額定輸出電壓,即的基礎上,考慮到實際情況下網壓的波動范圍,在設計電感時最終選取電感值,電感的額定電流為。 1.輸入電容的設計 假設電網電壓和電網的電流只含有基波分量并且相同,則注入到電網的瞬時功率為: (5-24) 其中是注入電網的平均功率,是角頻率,是時間。
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