[发明专利]一种消除输入电流纹波的两级式逆变器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种消除输入电流纹波的两级式逆变器及其控制方法。

背景技术

随着能源消耗量的日益增加，储量有限的化石燃料日益减少并终将枯竭，发展清洁、高效、可持续发展的新能源动力技术已成为十分紧迫的任务。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，带有前级直流变换器的逆变器已得到了广泛的应用。例如附图1所示，为一种典型的反激两级式逆变器。对于这种系统，交流输出功率中含有的两倍频功率脉动反馈到直流输入侧表现为低频电流纹波，会影响蓄电池、燃料电池等输入源的使用寿命，严重时会干扰直流电源系统的稳定性，因此解决新能源发电系统中的电流纹波问题，提高新能源的利用效率已刻不容缓。近年来，为了解决这个问题，出现了一些关于抑制电流纹波的逆变电路拓扑和控制策略。在电路中并联大电解电容或者LC谐振电路，通过将谐振电路频率设计为两倍输出频率，可以实现消除电流纹波的目的，但电解电容的使用寿命有限，且要滤除低频电流纹波所需的电感和电容体积都比较大，降低了系统的可靠性和功率密度。也可在电路中接入有源滤波器，但额外增加的电路必然需要额外的控制系统，使整个系统都变的较为复杂，不利于一体化。而把辅助电路嵌入到原有的变换器中，只需适当改进原有的控制方法就可以实现直流输入侧电流纹波的消除。

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输入电流纹波的两级式逆变器及其控制方法，该逆变器不仅能够实现直流变交流的逆变，而且同时消除了直流输入侧的电流纹波，减小了输入电流纹波对输入源的干扰，提高了系统效率。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种消除输入电流纹波的两级式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，其中直流电源的正极分别接输入电容的一端和隔离变压器的原边绕组同名端，直流电源的负极分别接输入电容的另一端和原边开关管的发射极，原边开关管的集电极接隔离变压器的原边绕组异名端，副边开关管的集电极接隔离变压器的副边绕组异名端，两个逆变桥臂都包括二个开关管，第一开关管的集电极、副边开关管的发射极和中间直流母线电容的一端连接构成逆变桥臂的正输入端，第二开关管的发射极、隔离变压器的副边绕组同名端和中间直流母线电容的另一端连接构成逆变桥臂的负输入端，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，第一逆变桥臂的输出端接到滤波电路的正端，第二逆变桥臂的输出端接到滤波电路的负端；还包括由隔离变压器的两个辅助绕组、辅助开关管和辅助电容构成的辅助电路，其中辅助开关管包括两个开关管，隔离变压器的辅助绕组由相同匝数的辅助绕组N_x1、N_x2组成，第一辅助开关管的集电极接第一辅助绕组N_x1的异名端，第一辅助开关管的发射极分别与第二辅助开关管的集电极和辅助电容的一端相连，第二辅助开关管的发射极接第二辅助绕组N_x2的同名端，辅助电容的另一端分别接第一辅助绕组N_x1的同名端和第二辅助绕组N_x2的异名端。

一种消除输入电流纹波的两级式逆变器的控制方法，其中，逆变桥臂的控制方法为传统单级性PWM调制；还包括以下步骤：

步骤A，检测辅助电容电压信号，中间直流母线电压信号，逆变桥臂的输入电流信号；

步骤B，将步骤A得到的辅助电容电压信号输入辅助电容电压控制电路，获得辅助电容电压扰动信号；

步骤C，将步骤A得到的中间直流母线电压信号输入中间直流母线电压控制电路，获得中间直流母线电压扰动信号；

步骤D，将步骤A得到的中间直流母线电压信号和逆变桥臂的输入电流信号输入基准生成电路，获得原边电流参考信号和副边电流参考信号；

步骤E，将步骤B得到辅助电容电压扰动信号加入步骤D得到的原边电流参考信号，获得原边电流实际参考信号；

步骤F，将步骤C得到的中间直流母线电压扰动信号加入步骤D得到的副边电流参考信号，获得副边电流实际参考信号；

步骤G，将步骤E得到的原边电流实际参考信号和步骤F得到的副边电流实际参考信号输入调制波生成电路，获得第一、第二、第三调制波信号；

步骤H，将前述第一、第二调制波信号分别输入PWM控制电路，获得第一、第二逻辑信号；

步骤I，将步骤G得到的第三调制波信号输入过零比较器，获得第三逻辑信号；