近日，我校工程学院智能电网与电力电子技术团队蒋建波博士以第一作者和通讯作者在电力电子领域顶级期刊《IEEE Transactions on Power Electronics》（中科院SCI一区TOP，影响因子6.5）发表题为“A Magnetic Integrated LCL Filter with Enhanced Ripple Attenuation Capability and A Core Size Optimization Method”的研究论文（原文链接：https://xplorestaging.ieee.org/document/10971247）。

图1 期刊官网截图

该研究由我校蒋建波博士课题组、武汉大学刘飞教授和潘尚智教授、湖南第一师范学院曲锴博士合作完成，依托大理大学“云南省高校分布式清洁能源与智能微电网工程研究中心”，并得到云南省基础研究计划面上项目（编号：202301AT070022，202401AT070078）和湖南省教育厅科学研究项目（编号：23C0429）的支持。

图2 所设计滤波器的磁芯结构及其等效磁路

图3 参数优化过程

为了抑制并网逆变器向电网系统注入的高频开关纹波污染，以LCL滤波器为代表的无源滤波器，是绿色能源并网系统必不可少的关键装备。然而，传统的LCL滤波器属于分立形式的滤波器，每个滤波电感都需要一个单独的磁芯，这将造成磁芯体积的冗余、成本的提升和资源的浪费，同时也不符合电力电子技术产品的小型化、高功率密度的发展趋势。利用磁集成技术将多个电感线圈集成到同一个磁芯中，是提高磁芯利用率、减小磁芯体积的重要手段。不幸的是，自从1928年G. B. Crouse首次提出将磁集成技术应用于无源滤波器以来，已有的滤波器磁集成技术普遍存在一个共性问题未得到解决，即纹波衰减能力下降的问题。

图4 所设计磁集成滤波器与其他滤波器的伯德图对比

图5 线圈损耗和磁芯损耗对比

该研究通过合理的磁芯结构设计，首次打破了上述禁制，在有效减小磁性元件体积的同时，还可以提高纹波衰减能力；同时，通过磁芯参数的优化设计，还实现了磁芯体积和损耗的最小化；最后，所设计的磁芯结构为对称式结构，可以防止差模干扰向共模支路转移，部分缓解电磁干扰（EMI）治理的压力。该研究同样可以推广至其他磁集成应用领域，为电力电子产品的高功率密度设计提供了一种新的解决方案。

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