降低單相逆變器中間直流環(huán)節(jié)低頻紋波電壓的方法
【專利說明】降低單相逆變器中間直流環(huán)節(jié)低頻紋波電壓的方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種降低單相逆變器中間直流環(huán)節(jié)低頻紋波電壓的方法，屬單相逆變器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]
由鉛酸蓄電池供電的單相逆變器通常采用直-直-交的兩級電路結(jié)構(gòu)，如圖1所示，前級直-直變換電路將輸入低電壓Uin升高成符合后級需求的一個中間直流母線電壓u b，即通常所說的中間直流環(huán)節(jié)。后級直-交逆變電路將中間直流母線電壓Ub逆變成交流電壓u ^輸出。從輸入輸出來看，前級直-直變換電路的輸入是直流電壓Uin和直流電流i ιη，產(chǎn)生輸入直流功率Pin;后級直-交逆變電路輸出交流電壓U。和交流電流i。，輸出功率P。含直流成分以及二倍交流頻率成分。圖2是一個輸出頻率為50Hz，幅值為220VAC的兩級式逆變器的幾個主要波形，可見輸出功率Pci包含直流成分和10Hz交流成分兩部分。盡管忽略電路損耗的情況下，輸入功率和輸出功率的有效值是相等的。但前級直-直變換電路的輸入電流iin通?？刂茷槠椒€(wěn)的直流量，所以輸入功率P ιη是直流量，輸入功率P ιη和輸出功率P。的瞬時值不相等，其差值就是10Hz的交流成分，這就不得不由中間直流母線來提供輸出所需要的10Hz交流功率。中間直流母線一般是由大容值電解電容Cb構(gòu)成，所以在這些電解電容CJ:會產(chǎn)生10Hz的低頻紋波電壓，即中間直流母線電壓Ub上存在10Hz的低頻紋波電壓，這在圖2的圖Ub上也明顯可以看到。該低頻紋波電壓幅值取決于逆變器負載大小和中間母線電解電容Cb容值，逆變器負載電流i。越大，10Hz低頻紋波電壓幅值越大；反之亦反。中間母線電解電容Cb越小，10Hz低頻紋波電壓幅值越大；反之亦反。該低頻紋波電壓太大時，會降低中間母線電解電容Cb的壽命，且設(shè)計上就不得不提高中間母線電壓u b的直流電壓指令值ub%這增加了后級電路的風險；或者就需要增加電解電容Cb的容值，這又增加了裝置的體積和成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]
本發(fā)明的目的旨在提供一種降低兩級式單相逆變器中間直流環(huán)節(jié)的低頻紋波電壓的方法，以降低中間直流母線電解電容Cb容值需求，延長其壽命，減小裝置體積和成本。
[0004]本發(fā)明一種降低兩級式單相逆變器中間直流環(huán)節(jié)的低頻紋波電壓的方法是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:在前級直-直變換電路串接后級直-交逆變電路構(gòu)成的單相逆變器中，將逆變器輸出功率Pci引入到前級直-直變換電路的控制器中，經(jīng)調(diào)節(jié)后作為前級直-直變換電路輸入電流iin的一個指令信號i ^，使前級直-直變換電路輸入電流iin也包含所需的低頻交流成分，減小輸入功率Ριη和輸出功率P ^的差值，從而降低中間直流母線電壓u b的低頻紋波電壓成分。
[0005]所述前級直-直變換電路的控制器是一個電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)構(gòu)成的雙環(huán)控制器，如圖3所示。由電壓指令值Ub'電壓實時值ub、電流信號iin、輸出電壓UdP輸出電流i。五個輸入信號；減法器301和減法器302 ;電壓環(huán)控制器Gv (s)和電流環(huán)控制器Gi (s)，比例放大器Kp ;乘法器；脈沖產(chǎn)生及驅(qū)動電路構(gòu)成。減法器301通過電壓環(huán)控制器連接減法器302 ;減法器302通過電流環(huán)控制器連接脈沖產(chǎn)生及驅(qū)動電路；乘法器通過比例放大器連接減法器302 ;電壓指令值Ub*和實時值Ub輸入至減法器301 ;電流信號iin輸入至減法器302 ;輸出電壓U。和輸出電流i。輸入至乘法器。
[0006]所述電壓指令值iC和電壓實時值u 減法器301得到誤差信號(u ；-ub)，該信號乘以電壓環(huán)控制器Gv (S)得到電流調(diào)節(jié)指令信號i/。
[0007]所述輸出電壓U。和輸出電流i。經(jīng)乘法器相乘得到輸出功率P。，再經(jīng)比例放大Kp環(huán)節(jié)，得到電流指令ij。
[0008]所述電流調(diào)節(jié)指令信號if%輸入電流iin和電流指令i ιη*經(jīng)減法器302得到誤差信號(iin*+ i/-1in)，該信號乘以電流環(huán)控制信號Gi(S)得到控制信號U。。
[0009]所述控制信號U。再經(jīng)脈沖產(chǎn)生及驅(qū)動電路后直接驅(qū)動前級直-直變換電路的開關(guān)管控制其通斷。
[0010]本發(fā)明提出了一種降低兩級式單相逆變器中間直流環(huán)節(jié)的低頻紋波電壓的實現(xiàn)方法，具有如下優(yōu)點，(I)不需要增加額外的主電路器件，(2)可以減小所需中間直流母線電解電容，可以減小電容體積重量。本發(fā)明提出的一種降低兩級式單相逆變器中間直流環(huán)節(jié)低頻紋波電壓的方法，無需增加電路成本，適用于直-直-交型單相逆變器。
【附圖說明】
[0011]
圖1是兩級式逆變器電路框圖；
圖2是兩級式逆變器的幾個關(guān)鍵波形；
圖3前級電路的控制方法框圖；
圖4實施案例的主電路圖；
圖5是圖4逆變電路的脈沖產(chǎn)生及驅(qū)動電路圖；
圖6是所提方法實施案例的波形圖；
圖7是傳統(tǒng)控制方法的波形圖。
【具體實施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖4的一個具體實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。本實施例如圖4所示為一個直-直-交型單相逆變器。
[0013]逆變器前級直-直變換電路是一個升壓直流變換電路，后級直-交逆變電路是一個全橋單相逆變電路。
[0014]升壓直流變換電路實現(xiàn)將200V的輸入電壓Uin升高轉(zhuǎn)換成380V的中間直流母線電壓ub，全橋單相逆變電路實現(xiàn)將380V直流電壓轉(zhuǎn)換成220V正弦波電壓輸出。
[0015]升壓直流變換器由輸入電源Vbat，開關(guān)管Ql，二極管Dl，濾波電感LI和中間直流母線電容Cl構(gòu)成。輸入電源Vbat的正極接濾波電感LI的左端，電感LI的右端接開關(guān)管Ql的漏極和二極管Dl的陽極，二極管Dl的陰極接中間直流母線電容Cl的正極，開關(guān)管Ql的源極接中間直流母線電容Cl的負極以及輸入電源Vbat的負極。
[0016]全橋單相逆變電路由中間直流母線電容Cl，開關(guān)管Q2~Q5及其各自反并二極管D2~D5，濾波電感Lo，濾波電容Co，負載電阻Ro構(gòu)成。電容Cl的陽極接開關(guān)管Q2和Q4的集電極及二極管D2和D4的陰極；Q