1.概述:

在 PCS SVG APF UPS 等电力电子设备,都有设计合适的滤波器抑制开关谐波,滤波器在特定的工况下会产生谐振尖峰。比如并网逆变器的LCL滤波器受电网阻抗影响,PCS离网运行受负载阻抗影响,充电桩多模块并联等由电抗或阻抗变化 造成谐振频率变化,就容易产生谐振问题了。

2.LC滤波器谐振原理:

LC滤波器一般应用是典型的二阶电路,串联谐振时电路呈阻性,阻抗最小,电流达到最大也被称为电流谐振,输出是电容上的电压。

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根据KVL建立动态方程:
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动态方程得到了二阶非齐次方程,如果要解决谐振问题,那么需要找到二阶非齐次方程的通解和特解。二阶非齐次方程比较难求解,把它变成二阶线性微分方程的标准形式和特征方程。
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电路微分方程的特征根称为电路的固有频率,R L C取值不同,特征根有三种情况。两个不相等的实数根,过阻尼状态,两个相等实数根,临界阻尼状态。共轭复数根,欠阻尼状态。

过欠阻尼数学模型和函数图像:
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此时衰减震荡,衰减系数和阻尼电阻的取值有关,决定了衰减得快慢。如果阻尼电阻为零,衰减系数为零,就会等幅震荡。电感的磁场和电容的电场,相互交换。
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过阻尼函数图像:
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过阻尼放电,临界阻尼类似于指数规律衰减。由于通解公式不同。模型中没有建立。
通过建立时域模型小结:

1.调整阻尼电阻R,R值越大可以发现函数波形越不容震荡,R值越小容易进入欠阻尼。就越容易震荡产生尖峰。

2.调整滤波电容C,C值增大可以发现函数波形幅值变小,C值减小可以发现函数波形幅值变大。

3.调整滤波电感L,,L值减小可以发现函数波形幅值变小,L值增大可以发现函数波形幅值变大。

3.LC滤波器频域分析:

上述用动态方程分析LC滤波器有很多不方便的地方。LC为二阶滤波器,求解微分方程还行,LCL这种三阶微分方程求解就比较复杂了。用传递函数和伯德图来看消除谐振尖峰效果。

传递函数:
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伯德图:
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伯德图可以看出不同阻尼电阻的谐振尖峰抑制效果
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伯德图可以看出不同滤波电感的谐振尖峰抑制效果
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伯德图可以看出不同滤波电容的谐振尖峰抑制效果
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