無電解電容單相橋式逆變器低頻紋波抑制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供無電解電容單相橋式逆變器低頻紋波抑制方法，在逆變器的直流側(cè)連接相互串聯(lián)的第五至第六開關(guān)管，第五和第六開關(guān)管的中點(diǎn)與2個差分電容的中點(diǎn)連接，用于控制兩支差分電容電壓，實(shí)現(xiàn)直流側(cè)低頻紋波電流抑制。本發(fā)明基于脈動功率傳輸途徑，計(jì)算出交流側(cè)電容電壓，實(shí)現(xiàn)負(fù)載上脈動功率由交流側(cè)電容補(bǔ)償，直流側(cè)只需提供輸出功率的直流平均部分，從而電容電壓中不含直流偏置成分，電容電壓應(yīng)力小，從而達(dá)到提高系統(tǒng)可靠性與壽命的目的。
【專利說明】無電解電容單相橋式逆變器低頻紋波抑制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電能變換裝置的直流-交流領(lǐng)域，具體涉及一種無電解電容單相橋式 逆變器低頻紋波抑制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于逆變系統(tǒng)中輸入輸出瞬時(shí)功率的不平衡，直流端會產(chǎn)生二倍于輸出頻率的低 頻紋波電流。為抑制該紋波電流，在逆變場合不得不廣泛采用大量電解電容緩沖能量，平衡 交流側(cè)與直流側(cè)瞬時(shí)功率實(shí)現(xiàn)功率解耦。然而電解電容存在以下缺點(diǎn)：1)電解電容容量隨 溫度及頻率變化波動較大，尤其當(dāng)電解電容在高溫下使用時(shí)，電解液會揮發(fā)，造成電容量降 低。當(dāng)電容量降為初始值的60%時(shí)，一般視為電容壽命終止；2)電解電容內(nèi)部等效串聯(lián)電 阻也隨溫度計(jì)頻率變化波動較大，對系統(tǒng)效率及穩(wěn)定可靠性造成嚴(yán)重影響；3)用于功率解 耦的電解電容通常體積較大，限制了電力變換器功率密度的提高。
[0003] 為消除電解電容，常用的方法為：1)在直流側(cè)用蓄電池等儲能裝置代替電解電 容，這種方法雖然可以消除電解電容，但是增加了系統(tǒng)的體積和重量；2)在兩級變換器中 間直流側(cè)采用有源控制技術(shù)，該方法通過中間側(cè)電解電容補(bǔ)償交流側(cè)脈動功率實(shí)現(xiàn)直流 側(cè)低頻紋波抑制，適度減小了電解電容。但是該方法電解電容電壓波動較大，DC/DC變換 器電流的帶寬窄，單相逆變器動態(tài)特性差。3)在直流側(cè)引入有源或無源濾波裝置，實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)交流側(cè)脈動功率由有源濾波裝置提供，直流平均功率由系統(tǒng)直流源提供，此時(shí)系統(tǒng)無 需電解電容即可實(shí)現(xiàn)功率解耦，然而此方法會使系統(tǒng)的復(fù)雜性與成本有所增加。4)專利 CN2〇m〇289178· 3中在交流側(cè)補(bǔ)償脈動功率：在差分逆變器中使用波形控制方法使交流 側(cè)兩支電容補(bǔ)償負(fù)載所需的脈動功率，此時(shí)脈動功率不再流過直流側(cè)，達(dá)到消除直流側(cè)低 頻紋波電流的目的。該方法消除了電解電容并且不需要添加額外的硬件，但在輸入電流中 會引進(jìn)4倍于輸出頻率的紋波電流，且電容電壓含有直流偏置成分，電壓應(yīng)力會增大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種無電解電容單相橋式逆變器低頻紋波抑制 方法，提高系統(tǒng)可靠性與壽命。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為：一種無電解電容單相橋式逆變 器低頻紋波抑制方法，其特征在于：
[0006] 無電解電容單相橋式逆變器包括直流輸入電源vin，實(shí)現(xiàn)逆變功能的第一至第四開 關(guān)管T rT4,實(shí)現(xiàn)交流側(cè)濾波功能的第一、第二電感Ll、L2與第一、第二電容Ci、c 2，輸出電壓 為兩支電容電壓的差分；第一、第二電容Ci、C2的容值相等，均為C ;逆變器的直流側(cè)連接有 相互串聯(lián)的第五至第六開關(guān)管！^-%，第五和第六開關(guān)管T5-T6的中點(diǎn)與第一、第二電容Cp c 2的中點(diǎn)連接，用于抑制第一、第二電容Ci、C2的低頻紋波；
[0007] 該方法包括以下步驟：
[0008] S1、檢測逆變器的輸出電壓V。與第一電容電SVcl ;
[0009] S2、將輸出電壓設(shè)定值vOTef與實(shí)際檢測到的逆變器的輸出電壓v〇進(jìn)行差值計(jì)算， 得到輸出電壓的誤差值Δ V。；
[0010] S3、將Δν。經(jīng)過比例積分控制器后輸出第一組控制參數(shù)；
[0011] S4、將第一組控制參數(shù)與固定頻率的三角載波進(jìn)行比較，形成第一組PWM控制參 數(shù)，控制實(shí)現(xiàn)逆變功能的第一至第四開關(guān)管TrL ;
[0012] S5、利用輸出電壓設(shè)定值vOTef、實(shí)際檢測到的逆變器的輸出電流i。和第一、第二電 容Q、C2的容值C，獲得第一、第二電容Q和C 2的電壓設(shè)定值Velref和ve2rrf :
[0013]

【權(quán)利要求】
1. 一種無電解電容單相橋式逆變器低頻紋波抑制方法，其特征在于： 無電解電容單相橋式逆變器包括直流輸入電源Vin，實(shí)現(xiàn)逆變功能的第一至第四開關(guān)管 TrL，實(shí)現(xiàn)交流側(cè)濾波功能的第一、第二電感Li、L2與第一、第二電容，輸出電壓為兩支 電容電壓的差分；第一、第二電容Cp C2的容值相等，均為C ;逆變器的直流側(cè)連接有相互串 聯(lián)的第五至第六開關(guān)管τ5-τ6，第五和第六開關(guān)管τ 5-τ6的中點(diǎn)與第一、第二電容Cp c2的中 點(diǎn)連接，用于控制兩支差分電容電壓，實(shí)現(xiàn)直流側(cè)低頻紋波電流抑制； 該方法包括以下步驟： 51、 檢測逆變器的輸出電壓V。與第一電容電壓νε1 ; 52、 將輸出電壓設(shè)定值v_f與實(shí)際檢測到的逆變器的輸出電壓νο進(jìn)行差值計(jì)算，得到 輸出電壓的誤差值Λ V。； 53、 將Λ ν。經(jīng)過比例積分控制器后輸出第一組控制參數(shù)； 54、 將第一組控制參數(shù)與固定頻率的三角載波進(jìn)行比較，形成第一組PWM控制參數(shù)，控 制實(shí)現(xiàn)逆變功能的第一至第四開關(guān)管Ti-L ; 55、 利用輸出電壓設(shè)定值v_f、實(shí)際檢測到的逆變器的輸出電流i。和第一、第二電容 Q、C2的容值C，獲得第一、第二電容Q和C 2的電壓設(shè)定值Vc;lMf和Vc;2Mf :
(1) (2)， 式中Vmax為輸出電壓設(shè)定值的幅值，ω為工頻角頻率，B和於分別為電容電壓上 添加的抑制輸入電流紋波的函數(shù)的幅值和相角，且
(3)， (4)， 56、 將第一電容Q的電壓設(shè)定值Vc;lMf與實(shí)際檢測的第一電容電壓&進(jìn)行差值計(jì)算， 得到第一電容Q的電壓誤差值Λν ε1 ; 57、 將Λ、經(jīng)過比例積分控制器，輸出得到第二組控制參數(shù)； 58、 將第二組控制參數(shù)與固定頻率的三角載波進(jìn)行比較，形成第二組PWM控制參數(shù)，控 制實(shí)現(xiàn)低頻紋波抑制功能的第五至第六開關(guān)管τ 5-τ6。
【文檔編號】H02M1/12GK104300772SQ201410580092
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】朱國榮, 陳銘, 伏瀟斌, 劉璐, 劉連園, 劉衛(wèi)星, 劉芙蓉, 徐應(yīng)年, 陳偉 申請人:武漢理工大學(xué)