[发明专利]一种反激式单相逆变器及其控制方法

摘要

本发明提供一种反激式单相逆变器及其控制方法。该反激式单相逆变器主电路拓扑包括直流电源、输入电容、原边开关管、隔离变压器、副边二极管、副边开关管、中间直流母线电容、第一逆变桥臂、第二逆变桥臂、滤波电路，还包括由隔离变压器辅助绕组、解耦二极管、解耦开关管、解耦电容组成的有源功率解耦电路；其控制方法为：逆变桥臂输入电流采样值、中间直流母线电压采样值经过基准生成电路获得电流参考，再通过调制波生成电路、PWM控制电路、过零比较器、逻辑电路以及驱动电路，从而控制隔离变压器绕组上的电流跟踪其参考值。本发明将输出交流功率带来的功率脉动问题由有源功率解耦电路处理，以保证直流电源端输入直流功率。

主权项

一种反激式单相逆变器的控制方法，所述反激式单相逆变器包括直流电源、输入电容、原边开关管、隔离变压器、副边二极管、副边开关管、中间直流母线电容、第一逆变桥臂、第二逆变桥臂、滤波电路及有源功率解耦电路，其中有源功率解耦电路由隔离变压器辅助绕组、解耦二极管、解耦电容和四个解耦开关管组成；其中隔离变压器原边绕组同名端分别接直流电源正极和输入电容的一端，隔离变压器原边绕组的异名端接原边开关管的集电极，原边开关管的发射极分别接直流电源的负极和输入电容另一端，隔离变压器副边绕组的异名端接副边二极管的阳极，副边二极管的阴极接副边开关管的集电极，每个逆变桥臂都包括二个开关管，第一开关管的集电极作为逆变桥臂的正输入端，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，第二开关管的发射极作为逆变桥臂的负输入端，副边开关管的发射极、中间直流母线电容的一端和逆变桥臂的正输入端连接，逆变桥臂的负输入端、中间直流母线电容另一端和隔离变压器副边绕组的同名端连接，第一逆变桥臂和第二逆变桥臂的输出端接滤波电路，隔离变压器辅助绕组的异名端接解耦二极管的阳极，解耦二极管的阴极、第一解耦开关管的集电极和第二解耦开关管的集电极相连接，辅助绕组的同名端、第三解耦开关管的发射极和第四解耦开关管的发射极相连接，第一解耦开关管的发射极、第三解耦开关管的集电极和解耦电容的正端相连接，解耦电容的负端、第二解耦开关管的发射极和第四解耦开关管的集电极相连接；其中，逆变桥臂的控制方法为传统单级性PWM调制；其特征在于，该反激式单相逆变器的控制方法还包括以下步骤：步骤A，检测解耦电容电压信号，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得到的解耦电容电压信号经过低通滤波器，获得其直流分量；步骤C，计算解耦电容电压参考信号与解耦电容电压信号直流分量的差值；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C得到的电压差值用PI控制器进行调节，然后加入步骤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，计算中间直流母线电压参考信号与中间直流母线电压信号的差值；步骤G，将步骤F得到的电压差值用PI控制器进行调节，然后加入步骤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H，将步骤E得到的原边电流实际参考信号和步骤G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I，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J，将步骤H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；步骤K，将前述第一逻辑信号输入逻辑电路，在逻辑电路中先经过逻辑非门后，再经过逻辑非门，得到原边开关管的控制信号；将前述第一、第二、第三逻辑信号分别输入逻辑电路，在逻辑电路中第一、第二逻辑信号经过逻辑异或门后，和第三逻辑信号一起接入逻辑与门，得到第一、第四解耦开关管的控制信号；将前述第一、第二、第三逻辑信号分别输入逻辑电路，在逻辑电路中第一、第二逻辑信号经过逻辑异或门，第三逻辑信号经过逻辑非门后，再一起接入逻辑与门，得到第二、第三解耦开关管的控制信号；将前述第一、第二、第三逻辑信号分别输入逻辑电路，在逻辑电路中第一逻辑信号、第一解耦开关管的控制信号和第二解耦开关管的控制信号一起接入逻辑或非门，得到副边开关管的控制信号；步骤L，将步骤K得到的原边开关管的控制信号，第一、第四解耦开关管的控制信号，第二、第三解耦开关管的控制信号以及副边开关管的控制信号分别输入驱动电路，得到原边开关管的驱动信号、副边开关管的驱动信号以及四个解耦开关管的驱动信号，控制反激式单相逆变器。