[發明專利]一種兩級結構逆變器降低空載損耗的方法

無效

• 申請號: 200910186544.0
• 申請日: 2009-11-24
• 公開（公告）號: CN101728957A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 袁義生
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M7/537
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 姚伯川

技術領域

本發明涉及一種降低兩級結構逆變器空載損耗的控制方法，屬逆變器電源技術領域。

背景技術

逆變器是一種將直流電源轉換成交流電源的裝置，在光伏發電，風力發電，汽車，船舶和電力等方面應用廣泛。目前，隨著現代電力電子技術的發展，不僅要研究如何提高逆變器的額定效率，如何提高逆變器的輕載效率，還要研究如何最大程度降低逆變器空載損耗，許多國外廠家的逆變器產品已經將空載損耗作為一項重要指標而列出。

逆變器有單級結構的，也有兩級結構的。兩級結構的逆變器，通常由前級的直流-直流變換電路和后級的直流-交流逆變電路串接構成。前級直流-直流變換電路將輸入直流電壓U_in變換成一個中間直流母線電壓U_bus，再由后級直流-交流逆變電路將該中間直流母線電壓U_bus轉換成輸出交流電壓U_o，如附圖1所示。

現代電力電子電路的設計中，選擇功率半導體器件(功率二極管，Mosfet，IGBT等)和設計各無源儲能器件(變壓器，電感，電容)都要根據電路額定功率來決定。因此，整個電路的效率通常表現為從空載處效率為零開始，隨著負載增加效率也隨之增加，并在一定負載下達到最高效率，隨后隨著負載的繼續增加而效率開始下降，參見附圖2。優秀的設計應該使電路在半載與滿載間獲得最高效率。兩級結構逆變器也是遵循這樣的規律。要降低兩級結構逆變器的空載損耗，通常是從選擇電路結構，選擇設計器件方面入手。例如，前級直流-直流變換電路采用正激式直流變換電路比采用全橋式直流變換電路的空載損耗要小，因為前者使用的功率管數量更少；或者選擇磁損更小的材料來設計電感和變壓器，也可以降低空載損耗。

這些方法盡管能一定程度降低空載損耗，但因為在空載狀態下，逆變器電路中各功率器件流過的電流很小，器件不能工作在額定設計狀態，這使得器件的工作效率依然很低，而空載損耗的降低依然有限。

發明內容

本發明的目的是提供一種兩級結構逆變器的降低空載損耗的方法，它在逆變器空載狀態下通過判斷中間直流母線電壓U_bus的狀態來控制前級直流-直流變換電路的工作或停止，使前級直流-直流變換電路處于更高的工作效率，最終達到降低整個逆變器空載損耗的目的。

本發明的技術方案是，

本發明一種兩級結構逆變器降低空載損耗的方法為：

兩級結構逆變器的前級直流-直流變換電路將輸入電壓U_in轉換成一個中間直流母線電壓U_bus，后級直流-交流逆變電路再將該中間直流母線電壓U_bus轉換成預期的輸出電壓U_o，由檢測電路檢測兩級結構逆變器的電壓、電流信號。依據檢測信號結果控制前級直流-直流變換電路的工作或停止工作，使前級直流-直流變換電路處于更高的工作效率，達到降低整個逆變器空載損耗的目的。

本發明所述的兩級結構逆變器的前級直流-直流變換電路可以是各種不隔離式或隔離式直流-直流變換電路；該兩級結構逆變器的后級變換器可以是各種不隔離式或隔離式直流-交流逆變電路。

本發明所述的檢測電路設有兩級結構逆變器實時輸出電流i_o和實時中間直流母線電壓u_bus檢測電路。

圖3為本發明降低空載損耗控制方法的流程圖，所述控制方法按以下步驟執行：

步驟一：檢測判斷逆變器輸出電流有效值I_o是否為零或者小于一個極小值I_{o_min}，如果是，則轉入步驟二；如果不是，則輸出開關信號on/off為1，即指令前級直流-直流變換電路工作，然后結束本算法；

步驟二：檢測判斷中間直流母線電壓U_bus是否小于最小中間直流母線電壓U_{bus_min}，如果是，轉入步驟三；如果不是，轉入步驟五；

步驟三：輸出開關信號on/off為1，即指令前級直流-直流變換電路工作，然后轉入步驟四；

步驟四：等待檢測判斷下一拍中間直流母線電壓U_bus是否大于等于額定中間直流母線電壓U_{bus_nom}，如果是，則轉入步驟五；如果不是，返回步驟四開始處；

步驟五：輸出開關信號on/off為0，即停止前級直流-直流變換電路工作，然后轉入步驟一。