[發明專利]一種帶有串聯諧振支路的無源逆變器輸出濾波器

無效

• 申請號: 201310257620.9
• 申請日: 2013-06-25
• 公開（公告）號: CN103337945A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 張興;李飛;朱虹;劉淳;劉芳;余暢舟
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 任崗生

技術領域

本發明涉及無源逆變器，具體涉及一種帶有串聯諧振支路的無源逆變器輸出濾波器。

背景技術

隨著社會經濟的發展，人們對以UPS（不間斷電源）為代表的無源逆變器需求越來越大，無源逆變器的應用也越來越廣泛。

傳統的無源逆變器輸出濾波器主要采用LC型濾波器，用以濾除無源濾波器產生的PWM（脈寬調制）開關頻率及其整數倍頻率諧波，然而受到開關器件和損耗的限制，開關頻率無法做的很高，為了可以有效的濾除以開關頻率為主要成分的諧波，必須使用較低截止頻率的LC型濾波器，從而造成濾波器成本較高。因此，如何在一定的開關頻率條件下，降低輸出濾波器成本，成為急需解決的問題。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種帶有串聯諧振支路的無源逆變器輸出濾波器。該濾波器采用了一種成本低廉的串聯諧振支路作為無源逆變器開關頻率諧波的旁路通道，使得本發明一種帶有串聯諧振支路的無源逆變器輸出濾波器中LC型濾波器部分僅需要濾除頻率較高且幅值較小的二倍以及二倍以上的開關頻率諧波，而不需要負責濾除頻率較低的開關頻率處諧波，因此相對于傳統的無源逆變器輸出濾波器，本發明一種帶有串聯諧振支路的無源逆變器輸出濾波器可以使用截止頻率較高的LC型濾波器，進而減小濾波器的電感值，減小濾波器成本。

本發明采用的技術方案如下：在本發明一種帶有串聯諧振支路的無源逆變器輸出濾波器中，包含一個傳統的LC輸出濾波器。該LC輸出濾波器包括一個電感L和一個電容C，電感L與逆變器輸出橋臂相接，另一端作為濾波器的輸出與負載相連，電容C與電感L并聯。其特征在于：在本發明一種帶有串聯諧振支路的無源逆變器輸出濾波器中還設置了一條串聯諧振支路，該串聯諧振支路與電容C并聯，該串聯諧振支路的諧振頻率與無源逆變器的開關頻率相同或者相近。

上述串聯諧振支路可以由一個電感L_f、一個電容C_f串聯而成。

上述串聯諧振支路也可以由一個電感L_f、一個電容C_f、一個電阻R_f串聯而成。

由于上述串聯諧振支路可以為逆變器提供開關頻率諧波旁路通道，采用了上述技術方案，在相同的濾波特性下，所使用的電感可以大為降低，從而可以提高濾波器的截止頻率，減小濾波器成本。另外由于在串聯諧振支路上串聯一電阻R_f，使得串聯諧振支路具有一定的Q值，有效的防止諧振頻率偏移造成的濾波性能急劇下降的現象。

附圖說明

圖1為本發明第一個實施例的電路原理圖。

圖2是本發明第一個實施例具體應用時的電路示意圖。

圖3為本發明第一個實施例在具體應用時輸出電壓的FFT分析。

圖4為傳統逆變器輸出濾波器輸出電壓的FFT分析。

圖5為本發明第一個實施例在第二個具體應用時的電路示意圖。

圖6為本發明第一個實施例在第三個具體應用時的電路示意圖。

圖7為本發明第二個實施例的電路原理圖。

圖8為本發明第一個實施例在串聯諧振支路諧振頻率偏移條件下輸出電壓的FFT分析。

圖9為本發明第二個實施例在串聯諧振支路諧振頻率偏移條件下輸出電壓的FFT分析。

具體實施方式

圖1是本發明第一個實施例的電路原理圖。由該圖可見，無源逆變器使用PWM（脈寬調制）的方式產生負載所需要頻率和幅值的電壓，并通過電感L和電容C構成的LC濾波器將電能傳送給負載；另外，電感L_f和電容C_f組成串聯諧振支路，與電容C并聯，其串聯諧振頻率與無源逆變器的開關頻率相同或相近，從而為無源逆變器提供開關頻率諧波的旁路通道。上述電感L、電容C組成的LC型濾波器和電感L_f、電容C_f組成的串聯諧振支路一起，構成本發明所提出的帶有串聯諧振支路的無源逆變器輸出濾波器。

圖2是本發明第一個實施例具體應用時的電路示意圖。通過對本發明的濾波器輸出端電壓uo的反饋控制，使得無源逆變器輸出電壓u_i含有期望的電壓成分；同時由于PWM特性，u_i中還包含有開關頻率及其整數倍的諧波成分。本發明所提的濾波器中串聯諧振支路可以濾除開關頻率的諧波成分，本發明所提的濾波器中LC濾波器可以濾除2倍及其以上倍開關頻率的諧波成分，從而使得無源逆變器輸出電壓u_i中只有期望的電壓成分傳遞給負載。其中，具體電路參數如下: