專利名稱：抑制逆變系統(tǒng)低頻紋波的自適應(yīng)波形控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于可抑制直流側(cè)低頻電流紋波的逆變系統(tǒng)自適應(yīng)波形控制方法。
背景技術(shù)：
在直流到交流的供電系統(tǒng)中，輸出50Hz/60Hz的交流電會(huì)在輸入的直流端產(chǎn)生100Hz/120Hz的紋波噪聲。這些紋波噪聲在電カ系統(tǒng)的直流輸電線上會(huì)増加設(shè)備負(fù)擔(dān)，產(chǎn)生電能損耗，其電磁輻射還將干擾通訊設(shè)備；而在直流電源中的紋波噪聲會(huì)干擾負(fù)載設(shè)備中的有用信號，嚴(yán)重影響設(shè)備的正常運(yùn)行；若輸入側(cè)為燃料電池或者太陽能電池等直流電源，低頻紋波對燃料電池和太陽能電池的壽命造成嚴(yán)重威脅，嚴(yán)重降低系統(tǒng)效率；若輸入側(cè)是直流變換器，這種低頻紋波將造成前端變換器和后端逆變器的相互耦合，相互制約，降低兩 變換器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，使得兩變換器設(shè)計(jì)困難。傳統(tǒng)的抑制和消除低頻紋波噪聲的方法需要在逆變器的直流側(cè)并聯(lián)大容量的電解電容、蓄電池或接入有源濾波裝置，雖然有效抑制了低頻紋波電流，但電解電容、蓄電池以及有源濾波裝置會(huì)増加系統(tǒng)成本。另外，大量使用電解電容還會(huì)影響供電系統(tǒng)的使用壽命。也有人提出兩級變換結(jié)構(gòu)中在前級DC/DC變換器采用有源控制技術(shù)抑制DC/DC輸入端直流母線的低頻紋波電流，這種方法的逆變器輸入側(cè)電容電壓波動(dòng)大，為防止DC/DC輸入端電流隨逆變器輸入側(cè)電壓波動(dòng)而變化，需要將DC/DC變換器電流環(huán)的帶寬控制在IOOHz以下。雖然有效抑制了兩級變換結(jié)構(gòu)系統(tǒng)輸入的低頻紋波電流，但逆變器輸入側(cè)電壓波動(dòng)大會(huì)増加后級逆變器輸出電壓諧波的控制難點(diǎn)，一旦負(fù)載發(fā)生突變，要經(jīng)過幾個(gè)エ頻周期才能達(dá)到穩(wěn)定，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能差。上述抑制低頻電流紋波的方法都需要在單級式逆變器的基礎(chǔ)上加入外圍電路予以實(shí)現(xiàn)，成本較高。而且系統(tǒng)中的電解電容無法省去，限制了供電系統(tǒng)的使用壽命。采用單級式逆變器和有源濾波裝置實(shí)現(xiàn)功率變換的方法如圖I所示，圖I中，有源濾波裝置APF—端并聯(lián)在逆變器的直流側(cè)，其提供的電流為逆變器輸入端所需的100Hz/120Hz交流紋波。而有源濾波裝置APF的另一端接容量較大的電解電容C2，其功率為100Hz/120Hz的紋波功率。值得注意的是，逆變器輸出端的電壓和電流的頻率同為50Hz/60Hz，其乘積中含有100Hz/120Hz的紋波功率。若忽略系統(tǒng)的損耗，則電解電容100Hz/120Hz的紋波功率實(shí)際上就是逆變器輸出端的紋波功率。那么是否可以將有源濾波裝置的電解電容端接在逆變器的交流輸出端，以省去電解電容？有源濾波裝置的電解電容端和逆變器的交流輸出端的連接方式如圖2所示。由于此電容C3已經(jīng)串聯(lián)在交流側(cè)，則只需要容量較小的交流電容，而省去了電解電容。針對圖2的連接方式，如果能夠控制輸出側(cè)兩只電容Cl、C3上的電壓含有幅值相等、相位相反的100Hz/120Hz紋波，而且兩只電容上的100Hz/120Hz紋波功率正好為負(fù)載所需的紋波功率，則紋波功率將在兩只串聯(lián)的電容以及負(fù)載間環(huán)流，即負(fù)載所需的100Hz/120Hz紋波功率被這兩只電容就地進(jìn)行了補(bǔ)償，不再需要直流側(cè)提供紋波功率。也就是說，如果對圖2的連接方式加以合適的控制，即對兩只串聯(lián)的電容電壓進(jìn)行自適應(yīng)波形控制就可以抑制逆變直流側(cè)的100Hz/120Hz低頻電流紋波。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供ー種抑制逆變系統(tǒng)低頻紋波的自適應(yīng)波形控制方法，采用差分式逆變器，對差分電壓進(jìn)行自適應(yīng)波形控制，實(shí)現(xiàn)輸出電壓小、逆變直流側(cè)無電解電容且直流側(cè)低頻電流紋波得到抑制的效果，以降低系統(tǒng)成本和損耗，提高系統(tǒng)壽命。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為ー種抑制逆變系統(tǒng)低頻紋波的 自適應(yīng)波形控制方法，其特征在于它依次包括以下步驟I)差分式逆變系統(tǒng)包括直流輸入電源、第一變換器和第二變換器，其中第一變換器包括第一差分電容Cl、第一電感LI和開關(guān)管,第二變換器包括第二差分電容C2、第二電感L2和開關(guān)管，第一、第二變換器的結(jié)構(gòu)對稱；差分式逆變系統(tǒng)的輸出端由第一第二差分電容Cl、C2串聯(lián),且輸出電壓為兩個(gè)差分電容的電壓的差分；檢測差分式逆變系統(tǒng)的輸出電壓V0和輸出電流i。；2)利用輸出電壓V。,輸出電流i。，和已知的第一、第二差分電容C1、C2的電容值C,獲得第一、第二差分電容Cl、C2的電容電壓設(shè)定值Vctof和Vctof:
權(quán)利要求
1.ー種抑制逆變系統(tǒng)低頻紋波的自適應(yīng)波形控制方法，其特征在于它依次包括以下步驟 1)差分式逆變系統(tǒng)包括直流輸入電源、第一變換器和第二變換器，其中第一變換器包括第一差分電容Cl、第一電感LI和開關(guān)管,第二變換器包括第二差分電容C2、第二電感L2和開關(guān)管，第一、第二變換器的結(jié)構(gòu)對稱；差分式逆變系統(tǒng)的輸出端由第一、第二差分電容C1、C2串聯(lián),且輸出電壓為兩個(gè)差分電容的電壓的差分；檢測差分式逆變系統(tǒng)的輸出電壓V。和輸出電流i。； 2)利用輸出電壓V。，輸出電流i。，和已知的第一、第二差分電容C1、C2的電容值C，獲得第一、第二差分電容Cl、C2的電容電壓設(shè)定值Vctof和Vctof
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抑制逆變系統(tǒng)低頻紋波的自適應(yīng)波形控制方法，其特征在于將步驟I)中檢測到的差分式逆變系統(tǒng)的輸出電流i。進(jìn)行低通濾波，得到其直流分量；將此直流分量作為輸出電流直流分量的誤差值，通過比例積分微分控制器對輸出電流進(jìn)行控制，構(gòu)成維持輸出電流直流偏置的負(fù)反饋控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的抑制逆變系統(tǒng)低頻紋波的自適應(yīng)波形控制方法，其特征在于所述的步驟4)具體為將第一第二差分電容C1、C2的電容電壓的誤差值A(chǔ) Vca和Mc2經(jīng)過I個(gè)比例積分微分控制器，輸出得到控制參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的抑制逆變系統(tǒng)低頻紋波的自適應(yīng)波形控制方法，其特征在于所述的步驟4)具體為將第一第二差分電容C1、C2的電容電壓的誤差值A(chǔ) Vca和Mc2先經(jīng)過I個(gè)比例積分微分控制器調(diào)節(jié)得到第一、第二電感L1、L2的電感電流給定值iUMf和iL2ref ;將iUMf、i^ef分別與所檢測到的第一、第二電感L1、L2的電感電流值iu、iL2相比，得到誤差 值A(chǔ) iL1和Aれ2，再經(jīng)過I個(gè)比例積分微分控制器，輸出得到控制參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供抑制逆變系統(tǒng)低頻紋波的自適應(yīng)波形控制方法，在差分逆變器輸出端的兩個(gè)電容電壓中加入相同的低頻紋波成分，它們的差分為逆變所需標(biāo)準(zhǔn)正弦波，通過紋波傳輸機(jī)理，計(jì)算出直流側(cè)電流表達(dá)式，令直流側(cè)電流中低頻紋波為零，從而得到兩個(gè)電容電壓中加入低頻紋波成分的幅值和相位，從而構(gòu)成差分電容電壓的波形，并且隨著負(fù)載變化，差分電壓波形自適應(yīng)地變化，使得流經(jīng)這兩個(gè)電容的功率就包含了輸出功率的紋波部分，直流側(cè)則只需要提供輸出功率的直流平均部分，從而抑制了低頻紋波對直流輸入電源的影響。
文檔編號H02M1/12GK102820769SQ201210289178
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月15日
發(fā)明者朱國榮, 陳偉, 趙東明, 李向舜, 張東華 申請人:武漢理工大學(xué)