[发明专利]无电解电容单相桥式逆变器低频纹波抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于电能变换装置的直流-交流领域，具体涉及一种无电解电容单相桥式逆变器低频纹波抑制方法。

背景技术

由于逆变系统中输入输出瞬时功率的不平衡，直流端会产生二倍于输出频率的低频纹波电流。为抑制该纹波电流，在逆变场合不得不广泛采用大量电解电容缓冲能量，平衡交流侧与直流侧瞬时功率实现功率解耦。然而电解电容存在以下缺点：1)电解电容容量随温度及频率变化波动较大，尤其当电解电容在高温下使用时，电解液会挥发，造成电容量降低。当电容量降为初始值的60％时，一般视为电容寿命终止；2)电解电容内部等效串联电阻也随温度计频率变化波动较大，对系统效率及稳定可靠性造成严重影响；3)用于功率解耦的电解电容通常体积较大，限制了电力变换器功率密度的提高。

为消除电解电容，常用的方法为：1)在直流侧用蓄电池等储能装置代替电解电容，这种方法虽然可以消除电解电容，但是增加了系统的体积和重量；2)在两级变换器中间直流侧采用有源控制技术，该方法通过中间侧电解电容补偿交流侧脉动功率实现直流侧低频纹波抑制，适度减小了电解电容。但是该方法电解电容电压波动较大，DC/DC变换器电流的带宽窄，单相逆变器动态特性差。3)在直流侧引入有源或无源滤波装置，实现系统交流侧脉动功率由有源滤波装置提供，直流平均功率由系统直流源提供，此时系统无需电解电容即可实现功率解耦，然而此方法会使系统的复杂性与成本有所增加。4)专利CN201210289178.3中在交流侧补偿脉动功率：在差分逆变器中使用波形控制方法使交流侧两支电容补偿负载所需的脉动功率，此时脉动功率不再流过直流侧，达到消除直流侧低频纹波电流的目的。该方法消除了电解电容并且不需要添加额外的硬件，但在输入电流中会引进4倍于输出频率的纹波电流，且电容电压含有直流偏置成分，电压应力会增大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种无电解电容单相桥式逆变器低频纹波抑制方法，提高系统可靠性与寿命。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种无电解电容单相桥式逆变器低频纹波抑制方法，其特征在于：

无电解电容单相桥式逆变器包括直流输入电源v_in，实现逆变功能的第一至第四开关管T₁-T₄，实现交流侧滤波功能的第一、第二电感L₁、L₂与第一、第二电容C₁、C₂，输出电压为两支电容电压的差分；第一、第二电容C₁、C₂的容值相等，均为C；逆变器的直流侧连接有相互串联的第五至第六开关管T₅-T₆，第五和第六开关管T₅-T₆的中点与第一、第二电容C₁、C₂的中点连接，用于抑制第一、第二电容C₁、C₂的低频纹波；

该方法包括以下步骤：

S1、检测逆变器的输出电压v_o与第一电容电压v_c1；

S2、将输出电压设定值v_oref与实际检测到的逆变器的输出电压vo进行差值计算，得到输出电压的误差值Δv_o；

S3、将Δv_o经过比例积分控制器后输出第一组控制参数；

S4、将第一组控制参数与固定频率的三角载波进行比较，形成第一组PWM控制参数，控制实现逆变功能的第一至第四开关管T₁-T₄；

S5、利用输出电压设定值v_oref、实际检测到的逆变器的输出电流i_o和第一、第二电容C₁、C₂的容值C，获得第一、第二电容C₁和C₂的电压设定值v_c1ref和v_c2ref：

式中V_max为输出电压设定值v_oref的幅值，ω为工频角频率，B和分别为电容电压上添加的抑制输入电流纹波的函数的幅值和相角，且