[发明专利]一种前级boost升压的两级式单项逆变器输入端纹波电流抑制方法

说明书

本发明涉及电力电子单相逆变输入端纹波电流抑制技术领域，公开了一种前级boost升压的两级式单项逆变器输入端纹波电流抑制方法，首先建立两级式单相逆变器电路，该电路由低压直流电源供电，由前级和后级连接而成，所述前级由boost电路构成，所述boost电路包括无源能量缓冲器件，所述后级为单相全桥逆变电路，与交流侧功率耦合等步骤得到抑制脉动后的输入电流。本发明相对传统方法以更小代价实现更有效输入端电流纹波抑制；新增了一个电流纹波通道，形成一种基于前馈‑反馈模型的电流前馈型输入端纹波电流主动抑制的控制策略；并增加一个随着直流输入纹波电流抖动的占空比小信号扰动进行更进一步纹波抑制。

技术领域

本发明涉及电力电子单相逆变输入端纹波电流抑制技术领域，更具体地说，特别涉 及一种前级boost升压的两级式单项逆变器输入端纹波电流抑制方法。

背景技术

目前市面上存在着许多以低压直流的方式输出能量的供电设备，而很多的用电器往 往需要的是交流电。为了能将低压直流输出电能转换成适用于交流用电器或者单相交流电网 的电能，所以通常需要将此类低压直流电源进行两级能量转换：前级DC/DC升压，后级 DC/AC逆变。由此，该过程中就会出现两种形式的电能：即低压直流和单相工频交流。由于逆变后的输出侧是交流的电压和电流，即会在交流输出侧产生相应的二次的脉动功率，交 流侧的脉动功率会引起直流母线上的电压出现相应的脉动。而直流母线上的电压脉动又会进 一步耦合到直流输入侧，使输入侧叠加大量的纹波电流从而对整个系统造成不利的影响。输 入端存在大量的纹波电流会增加变换器的负担，影响电力电子器件的寿命并且会导致转换效 率的降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种前级boost升压的两级式单项逆变器输入端纹波电流抑 制方法，在传统的基于前级boost逆变电路的双闭环控制系统的基础上，新增了一路纹波反 馈通道，并在boos电路输出的占空比上叠加一个随输入端电流纹波的脉动规律而变化的小 信号扰动，使得直流母线电压U_dc的脉动得到更加有效地抑制，从而使脉动分量向输入端电 流的传播量得到减小，进而达到相对传统方法以更小代价实现更有效输入端电流纹波抑制的 目的。

如图1所示，首先建立两级式单相逆变器电路，该电路由低压直流电源供电，由前级和后级连接而成，所述前级由boost电路构成；所述后级为单相全桥逆变电路，与交流侧功率耦合；所述boost电路包括无源能量缓冲器件，该无源能量缓冲器件包括电感L和电容C。

假设系统输出的功率因数为1，Us、Is分别是交流输出端电压和电流的峰值，则交流 输出端的瞬时功率可以由式(1)表示：

令：

其表示的是交流侧两倍于基波频率的脉动功率。在该拓扑结构图中，采用大容量的无源电解 电容来吸收二次侧的脉动功率从而达到功率解耦的目的。假设脉动功率完全被电容所吸收， 设U_dc为母线电压，u_r为直流输入侧的纹波电压，则：

对(3)式两端分别进行积分得到：

而当脉动功率完全被输入电感L吸收时，可以得到输入纹波电流的表达式为：

在稳定条件下对系统进行小信号扰动，设为直流电压输入扰动量，视母线电压的纹波为 扰动量，用来表示。母线电压的波动会直接影响直流输入端，使直流输入端电流产生纹 波，出现直流输入纹波扰动，用表示。令占空比输出电压为输入电流为即得到boost电路的小信号电路模型如图2所示。

根据图2所示的小信号模型，能推导出直流母线电压、直流输入电流与占空比的传递函数，以及纹波传递方程。