两级式单相逆变器输入二次谐波电流的抑制方法技术

一种两级式单相逆变器输入二次谐波电流的抑制方法，该方法不仅能显著抑制输入二次谐波电流，还能减小对直流母线滤波电容的依赖性。该方法将前级直直变换器的输出电感电流采样信号与直直变换器调制信号通过乘法器相乘，乘法器输出信号通过带通滤波器，并与经过跟随器的电感电流采样信号一起作为电流调节器反馈信号，电压调节器的输出信号为电流调节器的基准。电流调节器产生调制信号，并将其送入PWM调制器，最后经过驱动电路得到控制Buck类直直变换器的主功率管Q1～Qn工作的驱动信号。该方法具有可直接抑制两级式单相逆变器输入电流二次谐波分量，以及控制电路结构简单、实现方便等优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种，该方法不仅能显著抑制输入二次谐波电流，还能减小对直流母线滤波电容的依赖性。该方法将前级直直变换器的输出电感电流采样信号与直直变换器调制信号通过乘法器相乘，乘法器输出信号通过带通滤波器，并与经过跟随器的电感电流采样信号一起作为电流调节器反馈信号，电压调节器的输出信号为电流调节器的基准。电流调节器产生调制信号，并将其送入PWM调制器，最后经过驱动电路得到控制Buck类直直变换器的主功率管Q1～Qn工作的驱动信号。该方法具有可直接抑制两级式单相逆变器输入电流二次谐波分量，以及控制电路结构简单、实现方便等优点。【专利说明】
:本专利技术涉及的是一种抑制两级式单相逆变器输入二次谐波电流的方法，属于电能变换装置中的控制技术。
技术介绍
:目前新能源、飞机及电动汽车等分布式发电系统中，通常兼容传统低压直流电源系统规格，如沿用28V、42V等直流电源。为获得负载所需115V或220V交流电，通常需要采用两级式架构——前级直直变换器完成逆变器输入输出电压匹配及电气隔离，后级逆变器完成直流到交流转换并给终端负载供电。在两级式单相逆变器中，由于后级逆变器的瞬时输出功率包含二倍输出电压频率的脉动功率，致使前级直直变换器输入电流中存在二倍输出电压频率的脉动。该二次谐波电流不仅会增加开关管的电流应力，还会增加开关管的导通损耗以及磁性元件的损耗，且会对开关管的软开关造成影响，从而不利于提高变换器的效率。另一方面输入电流中的二倍频低频脉动会对输入源造成干扰，影响输入源的性能，对燃料电池等新能源的寿命也有重大影响，因此对这类变换装置的输入低频脉动电流大小有标准规定必须控制在较小值。增大直流母线电容是抑制该脉动电流最简单的方法，但这会增大系统的体积，不利于变换器功率密度的提高。于直流母线上并接双向变换器的方法可以达到不用增大母线电容来抑制脉动电流的效果，但这增加了系统的复杂程度，不利于可靠性的提高。对于双环控制的直直变换器，于电压环输出增加带阻滤波器、于电流采样环节增加带通滤波器、虚拟阻抗等方法，虽然可以有效地抑制输入电流脉动，但其本质是通过抑制电感电流脉动间接实现的，其抑制效果完全依赖于直流母线电容的大小，抑制效果有限。因此需要一种更直接、更有效，且不影响直直变换器动态性能及可靠性的方法，优化变换器的工作性能。
技术实现思路
:本专利技术旨针对两级式单相逆变器中的前级Buck类直直变换器，提出一种基于乘法器与带通滤波器的二次谐波电流抑制方法。本专利技术采用如下技术方案:一种，其中中的所涉及到的控制结构包括输入电源、直直变换器、乘法器、跟随器、带通滤波器、电压调节器、电流调节器、PWM调制器、驱动电路、单相逆变器及负载，所述输入电源接至直直变换器的输入端，直直变换器的输出端接至逆变器的输入端，逆变器的输出接负载，所述直直变换器的滤波电感电流采样信号，以及电流调节器的输出接至乘法器的两个输入端，乘法器的输出端接带通滤波器的输入端，带通滤波器的输出接至电流调节器的反相输入端；直直变换器的滤波电感电流采样信号接至跟随器的输入端，跟随器的输出端接电流调节器的反相输入端；直直变换器的滤波电容电压采样信号，以及电压基准信号分别接入电压调节器的反相端与同相端，电压调节器的输出端接电流调节器的同相输入端；电流调节器的输出接PWM调制器的同相端；PWM调制器的输出接驱动电路；驱动电路的输出驱动直直变换器工作，所述包括以下步骤:前级直直变换器输出中间母线电压经过采样得到滤波电容电压采样信号f，将其与电压基准信号Vref作差后产生的误差信号送入电压调节器，得到电压调节器的输出电压误差放大信号V。;采样前级直直变换器滤波电感Lf电流得到滤波电感电流采样信号f，将其通过跟随器，产生输出电感电流信号Vil ;检测电流调节器的输出调制信号将其与采样得到的滤波电感电流信号f，分别送入乘法器两个输入端，并将产生的输出信号送入带通滤波器，产生等效输入电流脉冲信号Vi2 ;将V。送入电流调节器的同相端，Vil与Vi2送入电流调节器的反向端，产生输出调制信号' ;将 ' 送入PWM调制电路，与载波比较产生高频PWM脉冲信号，并经过驱动电路得到开关管的驱动信号，继而控制直直变换器主功率管的工作Ql?Qn的工作。本专利技术的具有以下优点:(I).在传统的控制策略中加入乘法器和带通滤波器，电路结构简单，易于实现，且不会影响两级式直交逆变器其他功能特性；(2).与传统的在主电路回路中增加滤波器的方法相比，本方法是通过对前级直直变换器控制电路的改进即可实现对两级直交逆变器输入电流低频脉动的抑制，从而可以有效减轻变换器重量和体积以及控制变换器成本；(3).舍弃通过抑制直直变换器输出滤波电感电流二次谐波以达到间接抑制输入侧二次谐波的方法，而是直接对输入电流中的二次谐波进行抑制，效果更显著；(4).本方法通过对控制电路中的调制信号和电感电流信号进行处理以提取输入电流中的二次谐波信号，并将其反馈参与前级直直变换器的调制信号生成，无需检测输入电流，节约系统成本。【专利附图】【附图说明】:图1是本专利技术的控制策略结构示意图。图1中的标号名称:1—输入电源；2——Buck类直直变换器；3——乘法器；4——跟随器；5——带通滤波器；6——电压调节器；7——电流调节器；8——PWM调制器；9——驱动电路；10——单相逆变器及负载。图1中的主要符号名称:Vin——输入直流电源，Lf——前级直直变换器输出滤波电感，Cf——前级直直变换器输出滤波电容(直流母线电容)，Vef——前级直直变换器输出电压，vef—f——前级直直变换器输出滤波电容电压采样，iLf——前级直直变换器输出滤波电感电流，iLf f——前级直直变换器输出滤波电感电流采样，Vref——电压基准，Vc——电压调节器输出电压误差放大信号，Vil——跟随器后的电感电流信号，Vi2——等效输入电流脉动信号，vr——调制信号。图2是本专利技术在两级式单相逆变器中对二次谐波电流抑制的主要波形示意图。其中:图2 (a)是加抑制电路前后，两级式单相逆变器前级直直变换器调制波波形图；图2 (b)是加抑制电路前后，两级式单相逆变器前级直直变换器输出滤波电感电流波形图；图2 (c)是加抑制电路前后，两级式单相逆变器输出电压波形图(I 15V400HZ);图2 (d)是加抑制电路前后，两级式单相逆变器输入电流波形图。【具体实施方式】:图1是本专利技术两级式单相逆变器输入二次谐波电流抑制方法中所涉及到的控制结构示意图，其包括输入电源1、直直变换器2、乘法器3、跟随器4、带通滤波器5、电压调节器6、电流调节器7、PWM调制器8、驱动电路9、单相逆变器及负载10。其中，主电路部分:输入电源I接至直直变换器2的输入端，直直变换器2的输出端接至逆变器的输入端，逆变器的输出接负载；直直变换器I的控制电路部分:直直变换器2的滤波电感电流采样信号，以及电流调节器7的输出接至乘法器3的两个输入端，乘法器3的输出端接带通滤波器5的输入端，带通滤波器5的输出接至电流调节器7的反相输入端；直直变换器2的滤波电感电流采样信号接至跟随器4的输入端，跟随器4的输出端接电流调节器7的反相输入端；直直变换器2的滤波电容电压采样信号，以及电压基准信号分别接入电压调节器6的反相端与同相端，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任磊，龚春英，邓翔，韦徵，何凯益，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：