[发明专利]一种带有串联谐振支路的无源逆变器输出滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及无源逆变器，具体涉及一种带有串联谐振支路的无源逆变器输出滤波器。

背景技术

随着社会经济的发展，人们对以UPS（不间断电源）为代表的无源逆变器需求越来越大，无源逆变器的应用也越来越广泛。

传统的无源逆变器输出滤波器主要采用LC型滤波器，用以滤除无源滤波器产生的PWM（脉宽调制）开关频率及其整数倍频率谐波，然而受到开关器件和损耗的限制，开关频率无法做的很高，为了可以有效的滤除以开关频率为主要成分的谐波，必须使用较低截止频率的LC型滤波器，从而造成滤波器成本较高。因此，如何在一定的开关频率条件下，降低输出滤波器成本，成为急需解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种带有串联谐振支路的无源逆变器输出滤波器。该滤波器采用了一种成本低廉的串联谐振支路作为无源逆变器开关频率谐波的旁路通道，使得本发明一种带有串联谐振支路的无源逆变器输出滤波器中LC型滤波器部分仅需要滤除频率较高且幅值较小的二倍以及二倍以上的开关频率谐波，而不需要负责滤除频率较低的开关频率处谐波，因此相对于传统的无源逆变器输出滤波器，本发明一种带有串联谐振支路的无源逆变器输出滤波器可以使用截止频率较高的LC型滤波器，进而减小滤波器的电感值，减小滤波器成本。

本发明采用的技术方案如下：在本发明一种带有串联谐振支路的无源逆变器输出滤波器中，包含一个传统的LC输出滤波器。该LC输出滤波器包括一个电感L和一个电容C，电感L与逆变器输出桥臂相接，另一端作为滤波器的输出与负载相连，电容C与电感L并联。其特征在于：在本发明一种带有串联谐振支路的无源逆变器输出滤波器中还设置了一条串联谐振支路，该串联谐振支路与电容C并联，该串联谐振支路的谐振频率与无源逆变器的开关频率相同或者相近。

上述串联谐振支路可以由一个电感L_f、一个电容C_f串联而成。

上述串联谐振支路也可以由一个电感L_f、一个电容C_f、一个电阻R_f串联而成。

由于上述串联谐振支路可以为逆变器提供开关频率谐波旁路通道，采用了上述技术方案，在相同的滤波特性下，所使用的电感可以大为降低，从而可以提高滤波器的截止频率，减小滤波器成本。另外由于在串联谐振支路上串联一电阻R_f，使得串联谐振支路具有一定的Q值，有效的防止谐振频率偏移造成的滤波性能急剧下降的现象。

附图说明

图1为本发明第一个实施例的电路原理图。

图2是本发明第一个实施例具体应用时的电路示意图。

图3为本发明第一个实施例在具体应用时输出电压的FFT分析。

图4为传统逆变器输出滤波器输出电压的FFT分析。

图5为本发明第一个实施例在第二个具体应用时的电路示意图。

图6为本发明第一个实施例在第三个具体应用时的电路示意图。

图7为本发明第二个实施例的电路原理图。

图8为本发明第一个实施例在串联谐振支路谐振频率偏移条件下输出电压的FFT分析。

图9为本发明第二个实施例在串联谐振支路谐振频率偏移条件下输出电压的FFT分析。

具体实施方式

图1是本发明第一个实施例的电路原理图。由该图可见，无源逆变器使用PWM（脉宽调制）的方式产生负载所需要频率和幅值的电压，并通过电感L和电容C构成的LC滤波器将电能传送给负载；另外，电感L_f和电容C_f组成串联谐振支路，与电容C并联，其串联谐振频率与无源逆变器的开关频率相同或相近，从而为无源逆变器提供开关频率谐波的旁路通道。上述电感L、电容C组成的LC型滤波器和电感L_f、电容C_f组成的串联谐振支路一起，构成本发明所提出的带有串联谐振支路的无源逆变器输出滤波器。

图2是本发明第一个实施例具体应用时的电路示意图。通过对本发明的滤波器输出端电压uo的反馈控制，使得无源逆变器输出电压u_i含有期望的电压成分；同时由于PWM特性，u_i中还包含有开关频率及其整数倍的谐波成分。本发明所提的滤波器中串联谐振支路可以滤除开关频率的谐波成分，本发明所提的滤波器中LC滤波器可以滤除2倍及其以上倍开关频率的谐波成分，从而使得无源逆变器输出电压u_i中只有期望的电压成分传递给负载。其中，具体电路参数如下: