[发明专利]低纹波输出电流PWM电流变换器的滤波电路参数设计方法

权利要求书

1.一种低纹波输出电流PWM电流变换器的滤波电路参数设计方法，给定PWM电流变换器的直流母线电压U_d、功率开关器件的开关频率f_c或开关频率次谐波角频率ω_c＝2πf_c、负载纹波电流最大允许振幅ΔI_o、负载电感L_o和负载电阻R_o，其特征是包括以下步骤：

步骤A：构建由开关频率次谐波角频率为ω_c的开关频率次谐波电源、串联电抗ω_cL、感性负载支路和滤波电路并联电容支路组成的开关频率次谐波等效电路，滤波电路并联电容支路由滤波容抗ω_cC和阻尼电阻R串联组成，感性负载支路由感性负载阻抗Z_o组成，滤波容抗ω_cC和阻尼电阻R串联后与感性负载阻抗Z_o并联，L为待设计的滤波电路电感，C为待设计的滤波电容，R为待设计的阻尼电阻；

步骤B：根据所述的负载纹波电流最大允许振幅ΔI_o确定出感性负载阻抗Z_o的开关频率次谐波电流幅值I_m＝ΔI_o，取负载纹波电流为最大时的PWM占空比，对此时的全桥逆变电路输出方波电压进行傅里叶级数分解，得到开关频率次谐波交流电源电压幅值，计算出所述的滤波电路并联电容支路的开关频率次谐波电压幅值U_cm和负载开关频率次谐波端电压幅值U_om，U_cm＝U_om＝|Z_o|I_m；

步骤C：选择所述的滤波电路并联电容支路开关频率次谐波电流与所述的感性负载支路开关频率次谐波电流之间的电流分配系数K_d，计算出滤波电路并联电容支路的开关频率次谐波电流幅值I_cm＝K_dI_m，K_d≥K_dmin，K_dmin为设定的最小电流分配系数；

步骤D：将所述的感性负载支路近似成开路，所述的滤波电路并联电容支路近似成纯电容支路，由所述的直流母线电压U_d、开关频率次谐波电压幅值U_cm、开关频率次谐波电流幅值I_cm以及开关频率次谐波角频率ω_c计算出滤波电路电感L；

步骤E：根据公式计算出电气时间常数τ，

步骤F：如果τ＞τ_m，将步骤C中的电流分配系数K_d增加1，重复步骤C～E，直至τ≤τ_m为止，然后计算出滤波电路并联电容支路的开关频率次谐波阻抗的模以及阻尼电阻与滤波电容τ_m为最大允许电气时间常数，

步骤G：根据公式计算出滤波电路并联电容支路的谐振频率应满足要求否则，等比例增大滤波电容C、滤波电路电感L或负载电感L_o的大小并重新校验f₀只到满足要求为止。

2.根据权利要求1所述的低纹波输出电流PWM电流变换器的滤波电路参数设计方法，其特征是：当PWM电流变换器的功率变换主电路为单相全桥逆变电路时，所述的感性负载阻抗Z_o＝R_o+jω_cL_o，PWM占空比为0.5，电流分配系数K_d的最佳值为10。

3.根据权利要求1所述的低纹波输出电流PWM电流变换器的滤波电路参数设计方法，其特征是：当PWM电流变换器采用单极性驱动单相全桥逆变电路时，开关频率次谐波交流电源电压幅值当PWM电流变换器采用双极性驱动单相全桥逆变电路时，开关频率次谐波交流电源电压幅值

4.根据权利要求1所述的低纹波输出电流PWM电流变换器的滤波电路参数设计方法，其特征是：当PWM电流变换器采用单极性驱动单相全桥逆变电路时，步骤D中，对于单极性驱动单相全桥PWM电流变换器，滤波电路电感对于双极性驱动单相全桥PWM电流变换器，滤波电路电感