[发明专利]一种具有无功能量吸收装置的正弦波差频逆变器

说明书

本发明提供一种具有无功能量吸收装置的正弦波差频逆变器，包括无功能量泄放电路和无功能量吸收装置，将负载侧无功能量引流至储能元件，在对正弦波差频调制波全波整流后电压波形实时跟踪的前提下，将存储的能量反馈给直流母线。通过采用本发明装置，对正弦波差频调制波全波整流后的电压进行跟踪，能保证无功能量回馈期间输出电压的波形质量，提高了逆变器的负载适应能力；控制上不需要检测输出电流、电压相位，避免了电流过零点毛刺带来的不确定性；并且将负载无功能量回馈给直流母线，补充下一周期逆变器向负载提供的能源，提高了电能变换效率。

技术领域

本发明涉及具有高频环节的正弦波逆变器变换理论与技术，具体属于一种具有无功能量吸收装置的正弦波差频逆变器。

背景技术

带高频环节的逆变器采取高频变压器取代中(工)频变压器，可以极大地减小逆变器体积、重量，降低成本，而且还能改善逆变器性能，提高逆变器的适应范围。目前，高频链逆变技术主要包括以下几类：单(双)向电压源高频环节逆变技术、高频脉冲直流环节逆变技术、谐振式双向电压源高频环节逆变技术、电流源高频环节逆变技术和直流变换器型高频环节逆变技术。正弦波差频逆变器作为一种新颖的高频链逆变模式，采取高频谐振技术，可实现逆变器的开关器件软开关工作环境，提高逆变器效率，降低系统的电磁干扰；同时，还可以实现较宽范围的频率变换，这种特性是其他类型高频链逆变技术无法比拟的。其在军用电站、新能源发电等领域有广泛的应用前景。

在现有技术中，高频链逆变器普遍采用将负载无功能量回馈至直流母线上的方式，然而，这种方式对于具有高频环节的正弦波差频逆变器并不适用。后者的调制波形更为特殊，无功能量直接回馈至电压母线会造成波形严重畸变；而且，其次级解调过程中强制中断输出回路电流会出现电压过冲、损坏逆变器及影响波形质量等突出问题。这些问题制约着该逆变器负载适应能力，影响该类技术的推广。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种具有无功能量吸收装置的正弦波差频逆变器，能够提高正弦波差频逆变器的负载适应能力，电能变换效率更高，并且避免检测电流过零点造成的控制不确定性。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种正弦波差频逆变器的无功能量吸收装置，其特征在于：它包括无功能量泄放电路、无功储能元件、无功能量回馈装置和回馈控制电路；其中，无功能量泄放电路用于获取负载无功能量、并存储在无功储能元件中，无功能量回馈装置的输入端与无功储能元件并联，将无功储能元件中的能量反馈给直流母线；回馈控制电路用于实现无功储能元件两端电压对正弦波差频调制波全波整流后电压波形的跟踪，输出无功能量回馈装置的控制信号。

按上述方案，所述的无功能量回馈装置包括电流断续式反激变换器，所述的回馈控制电路通过滞环比较器实现无功储能元件两端电压对全波整流后电波形压的跟踪，输出电流断续式反激变换器的控制信号。

按上述方案，所述的无功储能元件串联隔离二极管后并联在全波整流电路与解调器之间。

按上述方案，正弦波差频逆变器包括解调逆变器，解调逆变器包括四个首尾顺次连接的开关管S1～S4构成的正负变换逆变桥，所述的无功能量泄放电路包括四个无功能量回馈引流二极管V_D1～V_D4，其中V_D2和V_D4分别与S2和S4并联，V_D1和V_D3的正极分别与正负变换逆变桥的输出端连接，V_D1和V_D3的负极均与所述的无功储能元件的输入端连接。

一种具有无功能量吸收装置的正弦波差频逆变器，其特征在于：它包括依次连接的正弦波差频调制波形变换器和周波变流器，其中周波变流器包括前端的全波整流电路和后端的解调逆变器，解调逆变器包括四个首尾顺次连接的开关管S1～S4构成的正负变换逆变桥；它还包括无功能量吸收装置，从解调逆变器的输出端获取负载无功能量进行存储，在对正弦波差频调制波全波整流后电压波形的跟踪的前提下，将存储的能量反馈给直流母线。