[发明专利]可抑制二次纹波和共模漏电流的单相逆变器及其控制方法

权利要求书

1.一种可抑制二次纹波和共模漏电流的单相逆变器的控制方法，所述单相逆变器包括c相功率解耦电路(1)、ab两相全桥逆变电路(2)、交流低通输出滤波电路(3)和共模漏电流抑制电路(4)；所述ab两相全桥逆变电路(2)包括a相桥臂和b相桥臂，所述c相功率解耦电路(1)包括c相桥臂、滤波电感L_d和功率解耦滤波电容C_d；

所述c相功率解耦电路(1)和ab两相全桥逆变电路(2)的输入端并联，并且共用直流输入源V_in；c相功率解耦电路(1)的输出端与交流低通输出滤波电路(3)的第一输入端相连接；所述ab两相全桥逆变电路(2)的交流输出端通过交流低通输出滤波电路(3)与交流侧v_o相连接；所述交流低通输出滤波电路(3)的第二输出端通过共模漏电流抑制电路(4)与直流输入源V_in的负极端相连接；

所述c相功率解耦电路(1)是由上开关管S₅、下开关管S₆、滤波电感L_d和功率解耦滤波电容C_d构成，所述上开关管S₅的源极以及下开关管S₆的漏极与滤波电感L_d的第一端相连接；所述滤波电感L_d的第二端与功率解耦滤波电容C_d的第一端相连接；所述功率解耦滤波电容C_d的第二端与交流低通输出滤波电路(3)的第一输入端相连接；所述上开关管S₅的漏极与直流输入源V_in的正极端相连接；所述下开关管S₆的源极与直流输入源V_in的负极端相连接；由所述上开关管S₅和下开关管S₆构成c相桥臂；

所述共模漏电流抑制电路(4)包括共模漏电流抑制电容C_leak；所述共模漏电流抑制电容C_leak的第一端为共模漏电流抑制电路(4)的第一端，所述共模漏电流抑制电容C_leak的第二端为共模漏电流抑制电路(4)的第二端；

所述ab两相全桥逆变电路(2)包括上开关管S₁和S₃，以及下开关管S₂和S₄；所述上开关管s₁的源极以及下开关管S₂的漏极与交流低通输出滤波电路(3)的第一输入端相连接；所述上开关管S₃的源极以及下开关管S₄的漏极与交流低通输出滤波电路(3)的第二输入端相连接；所述交流低通输出滤波电路(3)的第一输出端和第二输出端一一对应地连接在交流输出v_o的两端；所述上开关管S₁和S₃的漏极与直流输入源V_in的正极端相连接；所述下开关管S₂和S₄的源极与直流输入源V_in的负极端相连接；所述交流低通输出滤波电路(3)的第二输出端与共模漏电流抑制电路(4)的第一端相连接；所述共模漏电流抑制电路(4)的第二端与下开关管S₂和s₄的源极以及直流输入源V_in的负极端相连接；由所述上开关管S₁和下开关管S₂构成a相桥臂，由所述上开关管S₃和下开关管S₄构成b相桥臂；

所述交流低通输出滤波电路(3)由第一滤波电感L_f1和第二滤波电感L_f2构成；所述第一滤波电感L_f1的第一端为交流低通输出滤波电路(3)的第一输入端，第一滤波电感L_f1的第二端与交流输出v_o的第一输出端连接；所述第二滤波电感L_f2的第一端为交流低通输出滤波电路(3)的第二输入端，第二滤波电感L_f2的第二端与交流输出v_o的第二输出端相连接；其中，交流输出v_o的第一输出端为P端，交流输出v_o的第二输出端为N端；

其特征是：所述单相逆变器的控制方法是按如下步骤进行：

步骤1、已知交流侧输出电压v_o和交流侧输出电流i_o如式(1)和式(2)：

v_o＝V_max·sin(ωt) (1)

i_o＝I_max·sin(ωt) (2)

其中：

V_max和I_max分别为交流侧输出电压峰值和交流侧输出电流峰值；

ω为交流侧输出电压角频率，ω＝100π(rad/s)；

功率解耦滤波电容电压v_Cd由式(3)所表征：

v_Cd＝V_Cd·sin(ωt+θ) (3)

其中：

v_Cd为功率解耦滤波电容电压v_Cd的峰值；

θ为功率解耦滤波电容电压相对于电网电压的相位偏移量；

步骤2、针对a相桥臂和b相桥臂采用单极倍频控制方式，则共模漏电流抑制电容C_leak上的电压v_Cleak为：

其中：

步骤3、由式(5)计算获得交流侧所需功率P₁为：

式(5)中：

功率解耦滤波电容C_d所需功率P₂由式(8)所表征：

由式(9)计算获得共模漏电流抑制电容C_leak所需功率P₃为：

式(9)中：

则交流侧和功率解耦滤波电容以及共模漏电流抑制电容所需要的总功率P_dm如式(12)：

步骤4、为消除输入侧功率的二次谐波，将式(12)中交流二次分量设置为零，如式(13)：

由式(13)获得功率解耦滤波电容电压v_cd如式(14)：

式(14)中：

步骤5、设置c相桥臂开关管S₅占空比d_Cd如式(16)：

其中，v_a为交流低通输出滤波电路的第一输入端的电压，在单极倍频调制方式下：

单相逆变器中各桥臂的上开关管和下开关管采用互补导通的工作模式，则c相桥臂开关管S₆的占空比为1-d_Cd。

2.根据权利要求1所述的可抑制二次纹波和共模漏电流的单相逆变器的控制方法，其特征是：所述功率解耦滤波电容C_d与共模漏电流抑制电容C_leak均为非电解电容；所述开关管S₁、S₂、S₃、S₄、S₅和S₆采用双极性晶体管、场效应管或绝缘栅双极性晶体管。