[发明专利]一种消除特定次谐波的微型逆变器

说明书

本发明公开了一种消除特定次谐波的微型逆变器，属于微型逆变技术领域。该微型逆变器包括直流电源、输入电容、原边开关管、辅助开关管、辅助二极管、辅助电容、隔离变压器、副边开关管、中间直流母线电容、第一逆变桥臂、第二逆变桥臂及滤波电路。本发明在逆变器的直直变换环节加入了由辅助开关管、辅助二极管和辅助电容构成的辅助电路，可以有效的消除直流电源输入侧特定次谐波电流——二次谐波电流，避免采用体积大、可靠性低的电解电容，同时可以为变压器漏感能量提供回馈通路。

技术领域

本发明涉及一种消除特定次谐波的微型逆变器，属于隔离、微型逆变器，其利用增加的辅助电路来实现直流电源输入侧二次谐波电流的消除。

背景技术

在新能源及其它分布式发电系统中，为获得负载所需的高压交流电，逆变器一般都带有前级直流变换器。对于这种系统，输出功率中含有的两倍输出频率功率脉动分量反馈传输到直流输入侧，致使输入电流中引入了二次谐波电流分量，影响蓄电池、燃料电池等输入源的使用寿命，严重时会影响直流输入电源系统的稳定性。传统方法采用大电解电容来平衡功率脉动，从而达到消除二次谐波电流的目的，然而电解电容寿命有限，限制了逆变器的整体寿命。近年来，出现了很多缓冲功率脉动的方法，特别是通过增加额外的辅助电路可以实现直流输入侧二次谐波电流的消除。Fukushima K，Norigoe I，Shoyama M，et al，“Input current-ripple consideration for the pulse-link DC-AC converter forfuel cells by small series LC circuit”，Proceedings of IEEE 24th AnnualApplied Power Electronics Conference and Exposition，2009：447-451提出了通过加入LC串联谐振电路，并将其谐振频率设计为两倍输出频率的方案，如附图1所示，可以有效的消除直流输入侧二次谐波电流，但所需的电感和电容值都比较大，严重降低系统的功率密度，且限制了系统的使用寿命。Kwon J，Kim E，Kwon B，Nam K，“High-Efficiency FuelCell Power Conditioning System With Input Current Ripple Reduction”，IEEETransaction on Industry Electronics，2009，56(3)：826-834利用电力电子变换器的高频特性，控制主功率管的占空比，在实现电压变换所需的占空比基础上再加上一个变化的占空比量，有效的抑制了输入侧二次谐波电流，这将非常有利于提高燃料电池利用率及使用寿命，如附图2所示，但该方案控制精度要求高，且控制算法复杂。

发明内容

本发明的目的在于针对上述逆变器所存在的技术缺陷提供一种消除特定次谐波的微型逆变器，既实现了电能变换，又消除了直流电源输入侧的二次谐波电流，并为变压器漏感能量提供回馈通路，有效提高了逆变器的可靠性和效率。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明的一种消除特定次谐波的微型逆变器，包括直流电源、输入电容、原边开关管、隔离变压器、副边开关管、中间直流母线电容、结构相同的第一逆变桥臂和第二逆变桥臂以及滤波电路；其中隔离变压器原边绕组同名端分别接直流电源的正极和输入电容的输入端，原边开关管的发射极分别接直流电源的负极和输入电容的输出端；每个逆变桥臂都包括二个开关管，第一开关管的集电极作为逆变桥臂的正输入端，第一开关管的发射极与第二开关管的集电极连接构成逆变桥臂的输出端，第二开关管的发射极作为逆变桥臂的负输入端；副边开关管的发射极、中间直流母线电容的输入端和逆变桥臂的正输入端连接，逆变桥臂的负输入端、中间直流母线电容的输出端和隔离变压器副边绕组的同名端连接，隔离变压器副边绕组的异名端接副边开关管的集电极；第一逆变桥臂和第二逆变桥臂的输出端接滤波电路，其特征在于：