[發(fā)明專利]變換器、變換器的控制方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010581911.3
• 申請(qǐng)日: 2020-06-23
• 公開（公告）號(hào): CN111969878B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅安;胡家瑜;徐千鳴;郭鵬;韓蓉;唐成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M7/5387
• 分類號(hào): H02M7/5387;H02M1/14
• 代理公司: 長(zhǎng)沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 馬強(qiáng);曾利平

本發(fā)明公開了一種變換器、變換器的控制方法及裝置，所述變換器的控制方法根據(jù)第一電容需滿足的條件設(shè)計(jì)變換器中的第一電容，在合理的控制下，可保障紋波濾波電路能夠提供部分瞬時(shí)輸出功率的二倍頻分量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸入側(cè)電壓紋波和電流紋波的抑制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)直流母線紋波的抑制；該變換器的控制方法通過(guò)對(duì)第一全橋電路中開關(guān)器件的控制，使紋波濾波電路的輸出波形的幅值與電壓紋波的幅值相逼近，輸出波形的相位與電壓紋波的相位相差180°，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓紋波的抑制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)直流母線紋波的抑制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種變換器、變換器的控制方法及裝置。

背景技術(shù)

單相逆變器目前已廣泛應(yīng)用于多種場(chǎng)合，如驅(qū)動(dòng)電機(jī)、開關(guān)功率放大器、單相UPS等。但是由于瞬時(shí)功率的變化，單相逆變器的直流母線存在二倍頻的電壓紋波和電流紋波，且在低頻條件下尤其嚴(yán)重。電壓紋波和電流紋波的存在，會(huì)影響直流供電系統(tǒng)的工作性能，如給直流電網(wǎng)注入電流紋波，會(huì)降低直流開關(guān)電源的工作效率等。

工程上一般通過(guò)直流母線上的電容來(lái)抑制低頻紋波，因此需要較大的電容，增加了造價(jià)和裝置的體積，如授權(quán)公告號(hào)為CN101976967B，名稱為一種三電平變換器及其直流母線電壓的平衡控制方法，其中公開的三電平變換器包括控制部分和三個(gè)電容。也有通過(guò)串聯(lián)無(wú)源濾波器對(duì)直流母線的電壓進(jìn)行抑制而抑制低頻紋波，這類無(wú)源濾波器由于無(wú)源器件的限制，無(wú)法根據(jù)后級(jí)變換器的運(yùn)行情況對(duì)前級(jí)進(jìn)行調(diào)整，在變換器環(huán)節(jié)前級(jí)聯(lián)一級(jí)斬波電路，通過(guò)對(duì)斬波電路進(jìn)行控制來(lái)抑制直流母線的電壓紋波和電流紋波，該方法由于連接在直流母線上，所以對(duì)器件的耐壓要求較高，從而增加了裝置的造價(jià)和體積。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種變換器、變換器的控制方法及裝置，該變換器對(duì)直流母線存在的二倍頻電壓紋波和電流紋波具有抑制能力，且降低對(duì)變換器的耐壓要求，降低變換器的造價(jià)和體積。

本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的：一種變換器，包括：紋波濾波電路和單相逆變器；

所述紋波濾波電路包括第一電容、由四個(gè)開關(guān)器件構(gòu)成的第一全橋電路、以及第一低通濾波器；所述第一電容與第一全橋電路的輸入端連接，所述第一全橋電路的輸出端與所述第一低通濾波器的輸入端連接；

所述單相逆變器包括由四個(gè)開關(guān)器件構(gòu)成的第二全橋電路、第二低通濾波器；所述第一低通濾波器的輸出端通過(guò)第二電容與所述第二全橋電路的輸入端連接，所述第二全橋電路的輸出端與所述第二低通濾波器的輸入端連接。

進(jìn)一步地，所述第一電容的容量滿足以下條件：

其中，C_c為第一電容的容量，m為單相逆變器的調(diào)制量，Z_load為單相逆變器交流負(fù)載的阻抗大小，ω₀為單相逆變器輸出波形的角頻率。

本發(fā)明還提供一種變換器的控制方法，包括：

步驟1：根據(jù)變換器的輸入電壓、第一電容兩端的電壓、第一低通濾波器中電容兩端的電壓以及流過(guò)第一低通濾波器中電感的電流生成第一調(diào)制指令，該第一調(diào)制指令對(duì)第一全橋電路中四個(gè)開關(guān)器件進(jìn)行控制，使第一全橋電路的輸出波形與電壓紋波波形的幅值相逼近、相位相差180°，以抑制直流母線紋波；

步驟2：根據(jù)單相逆變器的輸出電壓和輸出電流生成第二調(diào)制指令，該第二調(diào)制指令對(duì)第二全橋電路中的四個(gè)開關(guān)器件進(jìn)行控制，以抑制變換器直流輸入存在的二倍頻波動(dòng)。

本發(fā)明所述方法通過(guò)對(duì)第一全橋電路中開關(guān)器件的控制，使紋波濾波電路的輸出波形的幅值與電壓紋波波形的幅值相逼近，輸出波形的相位與電壓紋波波形的相位相差180°，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓紋波的抑制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)直流母線紋波的抑制；第一低通濾波器中的電容僅需串接在直流母線的一極上，大大降低了對(duì)紋波濾波電路中器件的耐壓要求；單相逆變器通過(guò)第二全橋電路中的開關(guān)器件和閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)整個(gè)變換器輸出波形的良好輸出。