CN105262360A - 一种抑制二次纹波的单相推挽逆变器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抑制二次纹波的单相推挽逆变器，包括直流电源Vin、输入滤波电容、主开关管、隔离变压器、整流电路、滤波电路、极性反转逆变桥、负载、升压电路及辅助开关管。本发明通过控制功率的流向，使输出功率带来的功率纹波从辅助网络中流过，确保输入功率是不含有输出功率中两倍频脉动的直流量，从而达到抑制直流输入侧二次纹波电流的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种抑制二次纹波的单相推挽逆变器。
背景技术
近年来，人类对自然环境越来越重视，清洁、高效、可持续发展的新能源动力技术引起了广泛关注，已出现了一些关于新能源发电的逆变器拓扑及控制方案。例如附图1所示，为一种典型的单相推挽逆变器。对于这种系统，交流输出功率中含有的两倍频功率脉动反馈到直流输入侧表现为二次电流纹波，会影响蓄电池、燃料电池等输入源的使用寿命，严重时会干扰直流电源系统的稳定性，因此解决新能源发电系统中的二次纹波问题，提高新能源的利用效率已刻不容缓。虽然在直流输入侧并联大电解电容可以抑制二次纹波，但如果在夏季，逆变器需要工作在高温环境下，而电解电容的使用寿命在高温环境下会急剧缩短从而会影响整个逆变器的使用寿命。在电路中接入LC谐振电路，通过将谐振电路频率设计为两倍输出频率，可以实现抑制二次纹波的目的，但要滤除低频纹波所需的电感和电容体积都比较大，降低了系统的可靠性和功率密度。也可在电路中接入有源滤波器，但额外增加的电路必然需要额外的控制系统，使整个系统都变的较为复杂，不利于一体化。把辅助电路嵌入到原有的变换器中，进而适当改进原有的控制方法实现直流输入侧二次纹波的抑制，是非常有优势的。
发明内容
本发明的目的在于针对上述逆变器所存在的技术缺陷提供一种抑制二次纹波的单相推挽逆变器，该逆变器不仅可以实现直流变交流，而且能够在直流输入侧抑制二次电流纹波。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
本发明的一种抑制二次纹波的单相推挽逆变器，包括直流电源、输入滤波电容、主开关管、隔离变压器、整流电路、滤波电路、极性反转逆变桥及负载，其中主开关管包括两个开关管，直流电源的正极接输入滤波电容的一端，直流电源的负极、输入滤波电容的另一端、第一主开关管的发射极和第二主开关管的发射极相连接，隔离变压器包括三个绕组，第一绕组的异名端接第一主开关管的集电极，第一绕组的同名端与第二绕组的异名端相连，第二绕组的同名端接第二主开关管的集电极，整流电路包括四个二极管，第一整流二极管的阳极、第二整流二极管的阴极和第三绕组的同名端相连接，第三整流二极管的阳极、第四整流二极管的阴极和第三绕组的异名端相连接，第一整流二极管和第三整流二极管的阴极连接构成整流电路的正输出端，第二整流二极管和第四整流二极管的阳极连接构成整流电路的负输出端，极性反转逆变桥包括四个开关管，滤波电感的一端接整流电路的正输出端，滤波电感的另一端、滤波电容的一端、第一开关管的集电极和第三开关管的集电极相连接，滤波电容的另一端、整流电路的负输出端、第二开关管的发射极和第四开关管的发射极相连接，第一开关管的发射极、第二开关管的集电极和负载的一端相连构成正输出端，第三开关管的发射极、第四开关管的集电极和负载的另一端相连构成负输出端，其特征在于：
还包括由升压电路和辅助开关管构成的辅助网络；其中升压电路包括升压二极管、升压开关管、辅助电感和辅助电容，辅助开关管包括四个开关管，辅助电感的一端、直流电源的正极和第三辅助开关管的集电极相连接，辅助电感的另一端、升压二极管的阳极和升压开关管的集电极相连接，升压开关管的发射极、直流电源的负极、辅助电容的负端和第四辅助开关管的发射极相连接，辅助电容的正端、升压二极管的阴极、第一辅助开关管的集电极和第二辅助开关管的集电极相连接，第三辅助开关管的发射极、第四辅助开关管的集电极、第一绕组的同名端和第二绕组的异名端相连接，第一辅助开关管的发射极接第二绕组的同名端，第二辅助开关管的发射极接第一绕组的异名端。
本发明与原有技术相比的主要技术特点是，由于增加了由升压电路和辅助开关管构成的辅助网络，通过控制功率的流向，使输出功率带来的功率纹波从辅助网络中通过，确保输入功率不含有输出功率中脉动分量，为恒定值，从而达到抑制直流输入侧二次纹波的效果。
附图说明
附图1是传统单相推挽逆变器电路结构示意图。
附图2是本发明的一种抑制二次纹波的单相推挽逆变器电路结构示意图。
附图3是本发明的一种抑制二次纹波的单相推挽逆变器主要工作波形示意图。
附图4是本发明的一种抑制二次纹波的单相推挽逆变器输入输出功率关系示意图。
附图5～图12是本发明的一种抑制二次纹波的单相推挽逆变器的各开关模态示意图。
上述附图中的主要符号名称：Vin、电源电压。Sm1、Sm2、Sa、Sx1～Sx4、S1～S4、功率开关管。Da、升压二极管。Cin、输入滤波电容。Ca、辅助电容。La、辅助电感。Tr、隔离变压器。N1、N2、N3、隔离变压器绕组。D1～D4、整流二极管。Lf、滤波电感。Cf、滤波电容。RL、负载。
具体实施方式
下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：
附图2所示的是一种抑制二次纹波的单相推挽逆变器电路结构示意图。由直流电源、输入滤波电容1、主开关管2、隔离变压器3、整流电路4、滤波电路5、极性反转逆变桥6、负载7、升压电路8及辅助开关管9组成。Sm1、Sm2、Sa、Sx1～Sx4是七只功率开关管，La是辅助电感，Ca是辅助电容，Da是升压二极管，Tr是隔离变压器，D1～D4是整流二极管，Lf是滤波电感，Cf是滤波电容，S1～S4是逆变开关管，RL为负载。
结合附图3～附图12叙述本发明的具体工作原理。由附图3可知整个逆变器工作在两种模式下，模式1下一个开关周期有4种开关模态，分别是[t10-t11]、[t11-t12]、[t12-t13]、[t13-t14]，模式2下一个开关周期有6种开关模态，分别是[t20-t21]、[t21-t22]、[t22-t23]、[t23-t24]、[t24-t25]、[t25-t26]。下面对各开关模态的工作情况进行具体分析。
在分析之前，先作如下假设：①所有开关管和二极管均为理想器件；②忽略隔离变压器的漏感。
模式1中，输出功率直接由直流电源提供，除此之外多余的直流电源端输入功率则通过升压电路储存在辅助电容上，见附图4所示，区域A和区域B分别表示模式1中输出所需的功率和多余的功率。模式2中，直流电源端输入功率经推挽电路传递给副边，但该输入功率不足以完全提供输出所需的功率，其中不足的部分则由在模式1中已储能的辅助电容提供，区域C和区域D分别表示模式2中直流输入功率和辅助电容释放的功率。通过控制功率的流向，确保直流电源端输入功率是直流量，不含有输出功率中的两倍频脉动分量，就可以实现抑制直流输入侧二次纹波电流的目的。
下面对模式1下各开关模态的工作情况进行具体分析。
1.开关模态1[t10-t11][对应于附图5]
Sx3和Sm1开通，直流电源端输入功率的一部分A传递到变压器副边，另一部分功率B流向升压电路，最终储存在辅助电容Ca上。由于升压电路的控制是独立于逆变器的，附图3中并没有给出升压开关管Sa的驱动信号。
2.开关模态2[t11-t12][对应于附图6、附图7]
t11时刻关断Sm1，辅助电路继续工作，直到多余的功率B全部转移到辅助电容Ca上。附图6为辅助电路工作时的逆变器模态示意图。附图7为辅助电路不工作时的逆变器模态示意图。
3.开关模态3[t12-t13][对应于附图8]
由于在推挽电路中，隔离变压器原边两个绕组对应的开关管在一个开关周期内是交替工作的，所以此阶段，Sx3和Sm2开通，直流电源端输入功率的一部分A仍传递到变压器副边，另一部分功率B则流向升压电路。
4.开关模态4[t13-t14][对应于附图6、附图7]
此模态与模式1下开关模态2一样。
下面对模式2下各开关模态的工作情况进行具体分析。
1.开关模态1[t20-t21][对应于附图9]
Sx3和Sm1开通，直流电源端输入功率C全部传递到变压器副边。
2.开关模态2[t21-t22][对应于附图10]
t21时刻关断Sx3和Sm1，开通Sx4和Sx1，辅助电容Ca向变压器副边传递输出功率大于输入功率的部分D，即直流电源端输入功率不足以提供输出所需的全部功率，不足的部分由在模式1下已充电的辅助电容提供。
3.开关模态3[t22-t23][对应于附图7]
t22时刻关断Sx1和Sx4，Sx3开通，但隔离变压器原边并没有向副边继续传递能量。
4.开关模态4[t23-t24][对应于附图11]
此阶段，Sx3和Sm2开通，同模式2下开关模态1一样，直流电源端输入功率C全部传递到变压器副边。
5.开关模态4[t24-t25][对应于附图12]
在推挽电路中，两个主开关管Sm1和Sm2交替导通，则相应的辅助开关管Sx1和Sx2也交替导通。所以此阶段，Sx2和Sx4开通，辅助电容Ca补充输入功率不足以提供给输出功率的部分D。
6.开关模态4[t25-t26][对应于附图7]
t25时刻关断Sx2和Sx4，Sx3开通。这里，需要说明的是，辅助开关管Sx3只在Sx4开通时关断避免把直流电源短路，其它时间都处于导通状态。
从以上的描述可以得知，本发明提出的一种抑制二次纹波的单相推挽逆变器具有以下几方面的优点：
1)由于增加了由升压电路和辅助开关管构成的辅助网络，使输出功率带来的两倍频脉动功率从辅助网络中通过，从而达到抑制直流输入侧二次纹波电流的效果。
2)升压电路是独立控制的，主要针对辅助电感上的电流进行控制，即平均电流控制方法，简单可靠，容易实现。
3)适合低压大电流输入场合，即使增加了辅助网络，变压器也还是双向磁化，可以自动完成复位。
Claims (1)
1.一种抑制二次纹波的单相推挽逆变器，包括直流电源(Vin)、输入滤波电容(1)、主开关管(2)、隔离变压器(3)、整流电路(4)、滤波电路(5)、极性反转逆变桥(6)及负载(7)，其中主开关管(2)包括两个开关管，直流电源(Vin)的正极接输入滤波电容(1)的一端，直流电源(Vin)的负极、输入滤波电容(1)的另一端、第一主开关管的发射极和第二主开关管的发射极相连接，隔离变压器(3)包括三个绕组，第一绕组的异名端接第一主开关管的集电极，第一绕组的同名端与第二绕组的异名端相连，第二绕组的同名端接第二主开关管的集电极，整流电路(4)包括四个二极管，第一整流二极管的阳极、第二整流二极管的阴极和第三绕组的同名端相连接，第三整流二极管的阳极、第四整流二极管的阴极和第三绕组的异名端相连接，第一整流二极管和第三整流二极管的阴极连接构成整流电路(4)的正输出端，第二整流二极管和第四整流二极管的阳极连接构成整流电路(4)的负输出端，极性反转逆变桥(6)包括四个开关管，滤波电感的一端接整流电路(4)的正输出端，滤波电感的另一端、滤波电容的一端、第一开关管的集电极和第三开关管的集电极相连接，滤波电容的另一端、整流电路(4)的负输出端、第二开关管的发射极和第四开关管的发射极相连接，第一开关管的发射极、第二开关管的集电极和负载(7)的一端相连构成正输出端，第三开关管的发射极、第四开关管的集电极和负载(7)的另一端相连构成负输出端，其特征在于：
还包括由升压电路(8)和辅助开关管(9)构成的辅助网络；其中升压电路(8)包括升压二极管、升压开关管、辅助电感和辅助电容，辅助开关管(9)包括四个开关管，辅助电感的一端、直流电源(Vin)的正极和第三辅助开关管的集电极相连接，辅助电感的另一端、升压二极管的阳极和升压开关管的集电极相连接，升压开关管的发射极、直流电源(Vin)的负极、辅助电容的负端和第四辅助开关管的发射极相连接，辅助电容的正端、升压二极管的阴极、第一辅助开关管的集电极和第二辅助开关管的集电极相连接，第三辅助开关管的发射极、第四辅助开关管的集电极、第一绕组的同名端和第二绕组的异名端相连接，第一辅助开关管的发射极接第二绕组的同名端，第二辅助开关管的发射极接第一绕组的异名端。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111446875A (zh) * | 2020-04-24 | 2020-07-24 | 哈尔滨工业大学 | 一种压电致动单元逆变型功率放大电路效率提升方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070159212A1 (en) * | 2004-07-21 | 2007-07-12 | Dell Products L.P. | High efficiency two stage inverter |
| CN202712871U (zh) * | 2012-05-14 | 2013-01-30 | 厦门镁尔捷能源技术有限公司 | 集成化交流并网太阳能发电系统 |
| CN204046457U (zh) * | 2014-08-11 | 2014-12-24 | 西安后羿半导体科技有限公司 | 一种并网逆变器 |
-
2015
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070159212A1 (en) * | 2004-07-21 | 2007-07-12 | Dell Products L.P. | High efficiency two stage inverter |
| CN202712871U (zh) * | 2012-05-14 | 2013-01-30 | 厦门镁尔捷能源技术有限公司 | 集成化交流并网太阳能发电系统 |
| CN204046457U (zh) * | 2014-08-11 | 2014-12-24 | 西安后羿半导体科技有限公司 | 一种并网逆变器 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| RONG-TAI CHEN ET.AL: "A Novel Single Stage Push Pull Converter with Integrated Magnetics and Ripple-free", 《2004 35TH ANNUAL IEEE POWER ELECTRONICS SPECIALISFS CONFERENCE》 * |
| 谷春艳: "双臂推挽式单相电压源逆变器及其调制方案", 《中国电机工程学报》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111446875A (zh) * | 2020-04-24 | 2020-07-24 | 哈尔滨工业大学 | 一种压电致动单元逆变型功率放大电路效率提升方法 |
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