[发明专利]降低单相逆变器中间直流环节低频纹波电压的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低单相逆变器中间直流环节低频纹波电压的方法，属单相逆变器技术领域。

背景技术

由铅酸蓄电池供电的单相逆变器通常采用直-直-交的两级电路结构，如图1所示，前级直-直变换电路将输入低电压u_in升高成符合后级需求的一个中间直流母线电压u_b，即通常所说的中间直流环节。后级直-交逆变电路将中间直流母线电压u_b逆变成交流电压u_o输出。从输入输出来看，前级直-直变换电路的输入是直流电压u_in和直流电流i_in，产生输入直流功率p_in；后级直-交逆变电路输出交流电压u_o和交流电流i_o，输出功率p_o含直流成分以及二倍交流频率成分。图2是一个输出频率为50Hz，幅值为220VAC的两级式逆变器的几个主要波形，可见输出功率p_o包含直流成分和100Hz交流成分两部分。尽管忽略电路损耗的情况下，输入功率和输出功率的有效值是相等的。但前级直-直变换电路的输入电流i_in通常控制为平稳的直流量，所以输入功率p_in是直流量，输入功率p_in和输出功率p_o的瞬时值不相等，其差值就是100Hz的交流成分，这就不得不由中间直流母线来提供输出所需要的100Hz交流功率。中间直流母线一般是由大容值电解电容C_b构成，所以在这些电解电容C_b上会产生100Hz的低频纹波电压，即中间直流母线电压u_b上存在100Hz的低频纹波电压，这在图2的图u_b上也明显可以看到。该低频纹波电压幅值取决于逆变器负载大小和中间母线电解电容C_b容值，逆变器负载电流i_o越大，100Hz低频纹波电压幅值越大；反之亦反。中间母线电解电容C_b越小，100Hz低频纹波电压幅值越大；反之亦反。该低频纹波电压太大时，会降低中间母线电解电容C_b的寿命，且设计上就不得不提高中间母线电压u_b的直流电压指令值u_b^*，这增加了后级电路的风险；或者就需要增加电解电容C_b的容值，这又增加了装置的体积和成本。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种降低两级式单相逆变器中间直流环节的低频纹波电压的方法，以降低中间直流母线电解电容C_b容值需求，延长其寿命，减小装置体积和成本。

本发明一种降低两级式单相逆变器中间直流环节的低频纹波电压的方法是通过以下技术方案实现的：在前级直-直变换电路串接后级直-交逆变电路构成的单相逆变器中，将逆变器输出功率p_o引入到前级直-直变换电路的控制器中，经调节后作为前级直-直变换电路输入电流i_in的一个指令信号i_in^*，使前级直-直变换电路输入电流i_in也包含所需的低频交流成分，减小输入功率p_in和输出功率p_o的差值，从而降低中间直流母线电压u_b的低频纹波电压成分。

所述前级直-直变换电路的控制器是一个电压外环电流内环构成的双环控制器，如图3所示。由电压指令值u_b^*、电压实时值u_b、电流信号i_in、输出电压u_o和输出电流i_o五个输入信号；减法器301和减法器302；电压环控制器Gv(s)和电流环控制器Gi(s)，比例放大器Kp；乘法器；脉冲产生及驱动电路构成。减法器301通过电压环控制器连接减法器302；减法器302通过电流环控制器连接脉冲产生及驱动电路；乘法器通过比例放大器连接减法器302；电压指令值u_b^*和实时值u_b输入至减法器301；电流信号i_in输入至减法器302；输出电压u_o和输出电流i_o输入至乘法器。