[實用新型]一種工頻紋波電流抑制裝置

有效

• 申請號: 201320342021.2
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN203352430U
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 許建平;高建龍;華秀潔;劉雪山
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02M1/14
• 分類號: H02M1/14
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 張澎

技術領域

本實用新型涉及開關電源變換器領域，尤其涉及供能電源工頻紋波電流的抑制，隔離和非隔離式開關變換裝置及其控制方法。

背景技術

能源是現代文明社會發展的主要基礎之一，隨著傳統礦物能源，如石油、煤等的日益消耗，能源問題成為人類社會普遍關注的焦點和必須解決的重大課題。為解決目前能源短缺問題，世界各國為開發和利用新能源投入了大量的人力、物力進行研究。太陽能，不僅可再生，且清潔無污染或低污染，蘊藏量巨大。燃料電池是一種將持續供給的燃料和氧化劑中的化學能連續不斷地轉化為電能的電化學裝置。燃料電池發電最大的優勢是高效、潔凈、無污染、噪聲低、不受卡諾循環限制,能量轉換效率高,其效率可達40%～65%。國內外在新能源開發和利用方面，將風力發電、太陽能電池和燃料電池等作為當前電氣工程重要的研究領域和發展方向，但新能源的應用存在許多問題需要研究和解決。如太陽能光伏發電的最大功率跟蹤可提高太陽能的利用率，但是負載工頻紋波耦合到太陽能光伏發電系統，將影響其最大功率跟蹤精度，導致太陽能的利用率下降；燃料電池由于是機械裝置控制燃料氣體供應，導致燃料電池輸出瞬態特性差，負載的功率波動會導致燃料電池輸出功率的波動，影響其發電效率，嚴重時會縮短燃料電池的壽命，所以開關電源變換裝置上如何抑制供能電源的工頻紋波電流是需要解決的問題。人們在這方面作了努力，但存在著以下不足：

1、燃料電池的輔助儲能控制裝置[200710069091.4]，采樣負載電流，通過電流高通濾波器，得到交流信息。控制雙向變換器的電流跟蹤此交流信息，大小相等，方向相反，與負載電流之和趨于恒值，從而實現消除供能電源上的工頻電流紋波。該發明采用了多點電流采樣，電流采樣提高系統的造價的同時，對效率也有影響。

2、負載設計為兩級功率結構，第一功率變換輸出接有儲能電容，通過控制儲能電容上電壓的波動滿足輸出功率的波動，使得輸入源的電流趨于恒值。

實用新型內容

鑒于現有技術的以上不足，本實用新型的目的是公開了一種工頻紋波電流的抑制裝置，使之克服現有技術的以上缺點。為達到實用新型目的，采用的手段為：

一種工頻紋波電流抑制裝置，采用雙向DC/DC變換器在能量緩沖電容上存儲和釋放能量來解耦含有工頻或者低頻紋波的負載對供能電源的影響。包括：燃料電池1，供電電源電流采樣電路2，負載3，雙向DC/DC4，能量緩沖電容5，濾波電路6，誤差放大器EA17，環路補償電路8，誤差放大器EA29，高頻濾波電容10，濾波11;其中，燃料電池1與供電電源電流采樣電路2串聯后與高頻濾波電容10以及負載3并聯，然后與雙向DC/DC4的一個功率端口相連；所述雙向DC/DC4的另一個功率端口與能量緩沖電容5相連；能量緩沖電容(5)的正端與濾波11的輸入端相連；誤差放大器EA29的正輸入端接Vref，其負輸入端與濾波11的輸出相連；供電電源電流采樣電路2的輸出端與誤差放大器7的正輸入端以及濾波電路6的輸入端相連；濾波電路6的輸出端與誤差放大器EA17的負輸入端相連，環路補償電路8的兩個輸入端分別與誤差放大器EA29以及誤差放大器EA17的輸出相連，環路補償電路8的輸出端與雙向DC/DC4的控制端口相連。

本實用新型供能電源，包括但不限于太陽能光伏電源、質子膜燃料電池等供電電源。

本實用新型所述的雙向DC/DC變換器，其特征在于，包含雙端口且能量可以雙向傳遞，第一端口接供能電源，第二端口接能量緩沖電容；包含但不限于隔離和非隔離功率變換電路、電壓模控制和電流模控制等。

本實用新型所述的負載，包括但不限于直流直流功率變換器，直流交流功率變換器，或者它們的組合，其輸入功率含有工頻或者低頻功率分量。

本實用新型所述誤差放大器EA1、誤差放大器EA2，包括但不限于運算放大器、跨導放大器、或者數字PID；所述誤差放大器EA1與誤差放大器EA2的求和電路的實現方式包括但不限于運放加權求和或者數字實現方式。

采用本實用新型的方法和裝置，與現有技術相比，具有的有益效果是：

1、減小負載工頻功率波動耦合到供能電源的電流紋波，有利于供能電源的優化控制，提高發電效率。

2、本實用新型實現了單點電流采樣的方式下對供能電源工頻紋波電流的抑制，克服了使用大容量電容無法有效濾除工頻紋波的缺點，在降低系統成本的同時減小采樣損耗提高系統的效率。

附圖說明

圖1為本實用新型的系統結構框圖。