本发明专利技术公开了一种逆变器交流侧输出电流纹波消除装置，通过采样保持电路对功率电感噪声电压实时采样，再经过无源滤波保持电路后与缩比差模电流产生器中的ZL获得缩比差模电流，缩比差模电流经缩比差模电流产生器中R6产生与差模电流波形相同且反向的电压，该电压经过反向电流注入功率放大器后生成电压幅值不变、输出能力增大电压信号，此电压经负载R11将反向噪声电流注入到负载输入端，高压跟随电路为功率放大器注入的电流提供通路，将噪声电流转换到直流侧。整个过程有源滤波器输入电压与输出补偿电流之比为负的功率电感阻抗。出补偿电流之比为负的功率电感阻抗。
【技术实现步骤摘要】
一种逆变器交流侧输出电流纹波消除装置
[0001]本专利技术属于有源滤波
，更为具体地讲，涉及一种逆变器交流侧输出电流纹波消除装置。
技术介绍
[0002]逆变器又称逆变电源，是一种电源转换装置，可将直流电转换成不同电压和频率的交流电，适用于各类交流负载设备。电压源型脉冲宽度调制(PWM)逆变器被工业界公认为是电力电子逆变器的主流方式，但由于脉冲宽度调制(PWM)的技术特点，PWM逆变器的输出端在接入感性负载下会产生电流纹波，较大的电流纹波会造成输出电能质量下降，严重的情况还可能导致设备的崩溃和损坏。因此，输出电流的纹波值被公认为PWM逆变器最重要的参数之一，其对于电力电子逆变器的设计和实际的输出能力至关重要。
[0003]为了解决上述问题，需要通过适当的滤波器滤除产生的电流纹波，而滤波器又可以分为无源滤波器、有源滤波器两类。无源滤波器通过增大回路高频阻抗或为高频噪声提供低阻抗回路来实现电流纹波的衰减，大多由分立的共模电感、差模电感和电容等构成，设计相对简单，技术成熟，维护方便，但为了改善低频段的滤波效果，往往需要增大电感和电容，故体积、重量和损耗等都比较大。除此之外，无源元件的寄生参数对高频段的滤波效果也有很大影响，滤波器特性受系统参数影响较大。而有源滤波器基于检测、补偿的有源消去技术，多采用半导体器件和电子电路，不需要靠增大电感和电容值来提高滤波效果，所以体积和重量都比较小，功率密度高，受系统参数影响小。因此，有必要开展对有源滤波器的进一步研究。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种逆变器交流侧输出电流纹波消除装置，通过有源滤波器滤除产生的电流纹波，提升并网电流质量。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术一种逆变器交流侧输出电流纹波消除装置，其特征在于，包括：在逆变器交流输出侧的每一相连接有源滤波电路、滤波电感和负载；
[0006]其中，每一相的有源滤波电路结构相同，具体包括：采样保持电路、无源滤波保持电路、缩比差模电流产生器、反向电流注入功率放大器、以及高压跟随电路；
[0007]所述滤波电感串联于逆变器交流侧输出端与负载之间，用于采集逆变器交流侧输出电流纹波；
[0008]所述采样保持电路包括分压电阻R1、R2、R3和运算放大器U1，其中，分压电阻R3作为采样保持电路的输入端，连接于逆变器交流侧输出端；分压电阻R1、R2、R3串联，R1的一端接负载输入端，另一端连接运算放大器U1的正向输入端，运算放大器U1的负向输入端与输出端同时连接至无源滤波保持电路的R4；采样保持电路通过分压电阻R1、R2、R3采集逆变器交流侧输出的电流纹波，再通过运算放大器U1进行跟随并保持住；
[0009]所述无源滤波保持电路包括无源滤波电路和电压跟随电路；其中，无源滤波电路
采用电容C1、电感L1、电阻R4、R5组成的高通滤波器；电压跟随电路采用运算放大器U2；电阻R4与电容C1依次串联到运算放大器U2的正向输入端，电感L1的一端接负载输入端，另一端连接于电阻R4与电容C1之间；电阻R5的一端接负载输入端，另一端连接于电容C1与运算放大器U2的正向输入端之间，运算放大器U2的负向输入端与输出端同时连接至功率滤波电感拟合阻抗网络Z
L
；在无源滤波保持电路中，无源滤波电路滤除电流纹波的低频分量，再通过电压跟随电路进行跟随并保持住；
[0010]所述缩比差模电流产生器包括拟合的功率滤波电感阻抗网络Z
L
、电阻R6和运算放大器U3；电阻R6并联在运算放大器U3的正向输入端与输出端之间，阻抗网络Z
L
的一端连接运算放大器U3的正向输入端，运算放大器U3的负向输入端接负载输入端，其输出端连接于二极管D1与D2之间；阻抗网络Z
L
另一端作为输入端且不限制Z
L
拟合方式，无源滤波保持电路输出的电压信号施加于拟合的功率滤波电感上，从而产生缩比差模电流，差模电流再经过电阻R6变为与之反向的电压信号；
[0011]所述反向电流注入功率放大器采用推挽式电路结构，由两个互补的PNP晶体管Q1和NPN晶体管Q2组成；其中，两个晶体管的射极由串联的两个等阻值的电阻R9、R10连接，两个晶体管的集电极分别与相同的正、负电源UD1、UD2连接，两个晶体管的基极之间由串联的两个二极管D1、D2顺着电势方向连接；此外，两个晶体管的基极还分别经过等阻值的电阻R7、R8分别与集电极连接的正负电源相连；
[0012]反向电流注入功率放大器以二极管D1、D2的连接处为输入端，在电阻R9、R10的连接处串联电阻R11后作为输出端，且输出端直接连接到负载输入端，从而对缩比差模电流产生器输出电压的输出能力进行放大；
[0013]所述高压跟随电路同样采用推挽式电路结构，由两个互补的NPN晶体管Q3和PNP晶体管Q4组成；其中，两个晶体管的射极由串联的两个等阻值的电阻R12、R13连接，两个晶体管的集电极分别与逆变器直流测的两条直流母线相接，两个晶体管的基极之间由串联的两个二极管D3、D4顺着电势方向连接；此外，两个晶体管的基极还分别经过等阻值的电阻R14、R15分别与集电极连接的直流母线相接；
[0014]高压跟随电路以二极管D3、D4的连接处为输入端，且输入端与负载输入端相连，以电阻R12、R13的连接处作为输出端，且输出端连接到反向电流注入功率放大器的供电电源UD1、UD2的公共端；高压跟随电路为补偿电流提供了流动的路径，将交流侧的差模噪声电流转移到了直流侧。
[0015]本专利技术的专利技术目的是这样实现的：
[0016]本专利技术一种逆变器交流侧输出电流纹波消除装置，通过采样保持电路对功率电感噪声电压实时采样，再经过无源滤波保持电路后与缩比差模电流产生器中的ZL获得缩比差模电流，缩比差模电流经缩比差模电流产生器中R6产生与差模电流波形相同且反向的电压，该电压经过反向电流注入功率放大器后生成电压幅值不变、输出能力增大电压信号，此电压经负载R11将反向噪声电流注入到负载输入端，高压跟随电路为功率放大器注入的电流提供通路，将噪声电流转换到直流侧。整个过程有源滤波器输入电压与输出补偿电流之比为负的功率电感阻抗。
[0017]同时，本专利技术一种逆变器交流侧输出电流纹波消除装置还具有以下有益效果：
[0018](1)、逆变器输出通常使用LCL进行滤波，LCL结构控制复杂，在大功率大电流应用
中，该结构占有较大体积，同时为得到小的纹波电流，需要较大的C、L值，这使得体积进一步增大。在系统中加入有源滤波器，可降低滤波对无源滤波器的要求，低阶或低感值和容值的无源滤波器配合有源滤波器共同作用可将逆变输出纹波限制在理想范围。此过程降低了逆变器交流侧无源滤波器阶数，减小控制复杂度，减小开关纹波，提升并网电流质量。此外，相较于无源滤波器的体积重量有源滤波器体积重量较小，因此使用有源滤波器可使得总体滤波器体积重量减小，使得系统功率密度得到提升。
[0019](2)、逆本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种逆变器交流侧输出电流纹波消除装置，其特征在于，包括：在逆变器交流输出侧的每一相连接有源滤波电路、滤波电感和负载；其中，每一相的有源滤波电路结构相同，具体包括：采样保持电路、无源滤波保持电路、缩比差模电流产生器、反向电流注入功率放大器、以及高压跟随电路；所述滤波电感串联于逆变器交流侧输出端与负载之间，用于采集逆变器交流侧输出电流纹波；所述采样保持电路包括分压电阻R1、R2、R3和运算放大器U1，其中，分压电阻R3作为采样保持电路的输入端，连接于逆变器交流侧输出端；分压电阻R1、R2、R3串联，R1的一端接负载输入端，另一端连接运算放大器U1的正向输入端，运算放大器U1的负向输入端与输出端同时连接至无源滤波保持电路的R4；采样保持电路通过分压电阻R1、R2、R3采集逆变器交流侧输出的电流纹波，再通过运算放大器U1进行跟随并保持住；所述无源滤波保持电路包括无源滤波电路和电压跟随电路；其中，无源滤波电路采用电容C1、电感L1、电阻R4、R5组成的高通滤波器；电压跟随电路采用运算放大器U2；电阻R4与电容C1依次串联到运算放大器U2的正向输入端，电感L1的一端接负载输入端，另一端连接于电阻R4与电容C1之间；电阻R5的一端接负载输入端，另一端连接于电容C1与运算放大器U2的正向输入端之间，运算放大器U2的负向输入端与输出端同时连接至功率滤波电感Z
L
；在无源滤波保持电路中，无源滤波电路滤除电流纹波的低频分量，再通过电压跟随电路进行跟随并保持住；所述缩比差模电流产生器包括拟合的功率滤波电感Z
L
、电阻R6和运算放大器U3；电阻R6并联在运算放大器U3的正向输入端与输出端之间，功率滤波电感Z
L
的输出端连接运算放大器U3...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈泽微，王代鑫，熊浚龙，周德洪，邹见效，魏航，
申请(专利权)人：电子科技大学深圳高等研究院，
类型：发明
国别省市：
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