CN105305866B - 一种具有无功能量吸收装置的正弦波差频逆变器 - Google Patents

一种具有无功能量吸收装置的正弦波差频逆变器 Download PDF

Info

Publication number
CN105305866B
CN105305866B CN201510808269.7A CN201510808269A CN105305866B CN 105305866 B CN105305866 B CN 105305866B CN 201510808269 A CN201510808269 A CN 201510808269A CN 105305866 B CN105305866 B CN 105305866B
Authority
CN
China
Prior art keywords
quadergy
wave
inverter
difference frequency
energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510808269.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105305866A (zh
Inventor
谭跃刚
王资
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
Wuhan University of Technology WUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Technology WUT filed Critical Wuhan University of Technology WUT
Priority to CN201510808269.7A priority Critical patent/CN105305866B/zh
Publication of CN105305866A publication Critical patent/CN105305866A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105305866B publication Critical patent/CN105305866B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明提供一种具有无功能量吸收装置的正弦波差频逆变器，包括无功能量泄放电路和无功能量吸收装置，将负载侧无功能量引流至储能元件，在对正弦波差频调制波全波整流后电压波形实时跟踪的前提下，将存储的能量反馈给直流母线。通过采用本发明装置，对正弦波差频调制波全波整流后的电压进行跟踪，能保证无功能量回馈期间输出电压的波形质量，提高了逆变器的负载适应能力；控制上不需要检测输出电流、电压相位，避免了电流过零点毛刺带来的不确定性；并且将负载无功能量回馈给直流母线，补充下一周期逆变器向负载提供的能源，提高了电能变换效率。

Description

一种具有无功能量吸收装置的正弦波差频逆变器
技术领域
本发明涉及具有高频环节的正弦波逆变器变换理论与技术，具体属于一种具有无功能量吸收装置的正弦波差频逆变器。
背景技术
带高频环节的逆变器采取高频变压器取代中(工)频变压器，可以极大地减小逆变器体积、重量，降低成本，而且还能改善逆变器性能，提高逆变器的适应范围。目前，高频链逆变技术主要包括以下几类：单(双)向电压源高频环节逆变技术、高频脉冲直流环节逆变技术、谐振式双向电压源高频环节逆变技术、电流源高频环节逆变技术和直流变换器型高频环节逆变技术。正弦波差频逆变器作为一种新颖的高频链逆变模式，采取高频谐振技术，可实现逆变器的开关器件软开关工作环境，提高逆变器效率，降低系统的电磁干扰；同时，还可以实现较宽范围的频率变换，这种特性是其他类型高频链逆变技术无法比拟的。其在军用电站、新能源发电等领域有广泛的应用前景。
在现有技术中，高频链逆变器普遍采用将负载无功能量回馈至直流母线上的方式，然而，这种方式对于具有高频环节的正弦波差频逆变器并不适用。后者的调制波形更为特殊，无功能量直接回馈至电压母线会造成波形严重畸变；而且，其次级解调过程中强制中断输出回路电流会出现电压过冲、损坏逆变器及影响波形质量等突出问题。这些问题制约着该逆变器负载适应能力，影响该类技术的推广。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种具有无功能量吸收装置的正弦波差频逆变器，能够提高正弦波差频逆变器的负载适应能力，电能变换效率更高，并且避免检测电流过零点造成的控制不确定性。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种正弦波差频逆变器的无功能量吸收装置，其特征在于：它包括无功能量泄放电路、无功储能元件、无功能量回馈装置和回馈控制电路；其中，无功能量泄放电路用于获取负载无功能量、并存储在无功储能元件中，无功能量回馈装置的输入端与无功储能元件并联，将无功储能元件中的能量反馈给直流母线；回馈控制电路用于实现无功储能元件两端电压对正弦波差频调制波全波整流后电压波形的跟踪，输出无功能量回馈装置的控制信号。
按上述方案，所述的无功能量回馈装置包括电流断续式反激变换器，所述的回馈控制电路通过滞环比较器实现无功储能元件两端电压对全波整流后电波形压的跟踪，输出电流断续式反激变换器的控制信号。
按上述方案，所述的无功储能元件串联隔离二极管后并联在全波整流电路与解调器之间。
按上述方案，正弦波差频逆变器包括解调逆变器，解调逆变器包括四个首尾顺次连接的开关管S1～S4构成的正负变换逆变桥，所述的无功能量泄放电路包括四个无功能量回馈引流二极管VD1～VD4，其中VD2和VD4分别与S2和S4并联，VD1和VD3的正极分别与正负变换逆变桥的输出端连接，VD1和VD3的负极均与所述的无功储能元件的输入端连接。
一种具有无功能量吸收装置的正弦波差频逆变器，其特征在于：它包括依次连接的正弦波差频调制波形变换器和周波变流器，其中周波变流器包括前端的全波整流电路和后端的解调逆变器，解调逆变器包括四个首尾顺次连接的开关管S1～S4构成的正负变换逆变桥；它还包括无功能量吸收装置，从解调逆变器的输出端获取负载无功能量进行存储，在对正弦波差频调制波全波整流后电压波形的跟踪的前提下，将存储的能量反馈给直流母线。
按上述正弦波差频逆变器，所述的无功能量吸收装置包括无功能量泄放电路、无功储能元件、无功能量回馈装置和回馈控制电路；其中，无功能量泄放电路用于获取负载无功能量、并存储在无功储能元件中，无功能量回馈装置的输入端与无功储能元件并联，将无功储能元件中的能量反馈给直流母线；回馈控制电路用于实现无功储能元件两端电压对正弦波差频调制波全波整流后电压波形的跟踪，输出无功能量回馈装置的控制信号。
本发明的有益效果为：
1、通过采用本发明装置，对正弦波差频调制波全波整流后的电压波形进行跟踪，保证无功能量回馈期间的输出电压质量，提高了逆变器的负载适应能力，并且能防止波形的严重畸变，提高了波形质量和解调安全性；将负载无功能量回馈给直流母线，补充下一周期逆变器向负载提供的能源，提高了效率。
2、具体的采用电流断续式反激变换器作为能量回馈电路，结构简单、控制方便。
3、提出了新的周波变流器电路，该电路无中间储能环节，不需要检测输出电流、电压相位，避免了电流过零点毛刺造成的检测不确定性。
附图说明
图1为本发明一实施例的拓扑结构图。
图2为波形变换原理图，其中，(a)为波形变换电路，(b)为波形变换时序。
图3为无功能量回馈装置的电路图。
图4为回馈控制电路的框图。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明做进一步说明。
一种具有无功能量吸收装置的正弦波差频逆变器，如图1所示，它包括依次连接的正弦波差频调制波形变换器和周波变流器，其中周波变流器包括前端的全波整流电路(图1中的I部分)和后端的解调逆变器(图1中的Ⅲ部分)，解调逆变器包括四个首尾顺次连接的开关管S1～S4构成的正负变换逆变桥；它还包括无功能量吸收装置，从解调逆变器的输出端获取负载无功能量进行存储，在对正弦波差频调制波全波整流后的电压波形进行实时跟踪的前提下，将存储的能量反馈给直流母线。所述的无功能量吸收装置包括无功能量泄放电路、无功储能元件、无功能量回馈装置和回馈控制电路；其中，无功能量泄放电路用于获取负载无功能量、并存储在无功储能元件中(图1中II部分)，无功能量回馈装置(图1中的IV部分)的输入端与无功储能元件并联，将无功储能元件中的能量反馈给直流母线；回馈控制电路用于实现无功储能元件两端电压对正弦波差频调制波全波整流后的电压波形的跟踪，输出无功能量回馈装置的控制信号。
所述的无功能量回馈装置包括电流断续式反激变换器，如图3所示，本实施例中，电流断续式反激变换器与无功储能元件(本实施例中为电容C)并联，输出接入直流母线；所述的回馈控制电路如图4所示，通过滞环比较器实现无功储能元件两端电压VC对全波整流后的电压Vin的跟踪，输出电流断续式反激变换器的控制信号。
优选的，无功储能元件串联隔离二极管VD5后并联在全波整流电路与解调器之间，隔离二极管VD5起到隔离正向传递能量与反向回馈能量的作用，防止无功储能元件(即电容C)上能量过大，损坏无功能量回馈装置。
进一步优选的，正弦波差频逆变器包括解调逆变器，解调逆变器包括四个首尾顺次连接的开关管S1～S4构成的正负变换逆变桥，所述的无功能量泄放电路包括四个无功能量回馈引流二极管VD1～VD4，其中VD2和VD4分别与S2和S4并联，VD1和VD3的正极分别与正负变换逆变桥的输出端连接，VD1和VD3的负极均与所述的无功储能元件的输入端连接。由于整流后的母线电压波形为高频调幅波，不是直流电压，如图2所示，故不能将负载无功能量回馈至整流后的母线上，否则会造成波形严重畸变，甚至会引发断流，损坏逆变器。为不影响母线波形质量、保护逆变器，负载无功能量通过VD1～VD4存储吸收在电容C中。
本发明的原理为：输入电压源Vd经过正弦波差频调制波形变换器形成差频调制波形，再经过全波整流电路进行全波整流，解调逆变器与全波整流电路相连接，解调后得到含有基带信号的高频调幅波，经低通滤波后可以得到基带波形。针对负载无功能量，设计专门的无功能量泄放电路与解调逆变器串并联连接后与无功储能元件相连接，无功储能元件与无功能量回馈装置并接，将能量反馈给输入电压Vd。
其中，无功能量吸收装置能够独立存在，在传统的正弦波差频逆变器中进行增加，从而改进其功能。
本实施例中，如图1所示，正弦波差频调制波形变换器由两个高频逆变器(图1中的第一高频逆变器和第二高频逆变器)反向并联而成，两个高频输出变压器T1、T2的次级绕组作用是将初级绕组的2个高频逆变器的高频正弦波v1(t)＝A sinω1t、v2(t)＝A sinω2t差频为：
v(t)包含有基带信号及载波信号当基带信号频率变化较大时，载波信号频率变化范围很小，有利于滤波器的设计，可以实现输出电源信号宽频调节。
图中Ⅰ、Ⅲ部分是将该差频混频信号v(t)进行解调，即周波变流器。
图中第Ⅰ部分是全波整流电路，将v(t)变为|v(t)|。第Ⅲ部分是波形的正负变换部分，原理见图2，在t0～t1期间，S1、S4导通，输出电压Vab>0；t1～t2期间，S2、S3导通，Vab<0。变换后的波形通过Lf、Cf构成的低频滤波器滤波后输出基带波形。
在上述附图中，Vd为输入直流电压，T1和T2分别为两个高频逆变器对应的高频输出变压器，Vin为全波整流后的电压，VD5为隔离二极管，C为电容，VC为电容C两端电压，S1～S4为正负变换逆变桥的开关管，VD1～VD4为无功能量回馈引流二极管，Lf为输出滤波电感，Cf为输出滤波电容，ST为反激变换器斩波开关管，VSg为反激变换器斩波开关管栅极输入电压，T为反激变压器，VD为反激变换器输出整流二极管。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种正弦波差频逆变器的无功能量吸收装置，其特征在于：它包括无功能量泄放电路、无功储能元件、无功能量回馈装置和回馈控制电路；其中，无功能量泄放电路用于获取负载无功能量、并存储在无功储能元件中，无功能量回馈装置的输入端与无功储能元件并联，将无功储能元件中的能量反馈给直流母线；回馈控制电路用于实现无功储能元件两端电压对正弦波差频调制波全波整流后电压波形的跟踪，输出无功能量回馈装置的控制信号。
2.根据权利要求1所述的一种正弦波差频逆变器的无功能量吸收装置，其特征在于：所述的无功能量回馈装置包括电流断续式反激变换器，所述的回馈控制电路通过滞环比较器实现无功储能元件两端电压对全波整流后电压波形的跟踪，输出电流断续式反激变换器的控制信号。
3.根据权利要求1所述的一种正弦波差频逆变器的无功能量吸收装置，其特征在于：所述的无功储能元件串联隔离二极管后并联在全波整流电路与解调器之间。
4.根据权利要求1所述的一种正弦波差频逆变器的无功能量吸收装置，其特征在于：正弦波差频逆变器包括解调逆变器，解调逆变器包括四个首尾顺次连接的开关管S1~S4构成的正负变换逆变桥，所述的无功能量泄放电路包括四个无功能量回馈引流二极管VD1~VD4，其中VD2和VD4分别与S2和S4并联，VD1和VD3的正极分别与正负变换逆变桥的输出端连接，VD1和VD3的负极均与所述的无功储能元件的输入端连接。
5.一种具有无功能量吸收装置的正弦波差频逆变器，其特征在于：它包括依次连接的正弦波差频调制波形变换器和周波变流器，其中周波变流器包括前端的全波整流电路和后端的解调逆变器，解调逆变器包括四个首尾顺次连接的开关管S1~S4构成的正负变换逆变桥；它还包括无功能量吸收装置，从解调逆变器的输出端获取负载无功能量进行存储，在对正弦波差频调制波全波整流后电压波形的跟踪的前提下，将存储的能量反馈给直流母线。
6.根据权利要求5所述的具有无功能量吸收装置的正弦波差频逆变器，其特征在于：所述的无功能量吸收装置包括无功能量泄放电路、无功储能元件、无功能量回馈装置和回馈控制电路；其中，无功能量泄放电路用于获取负载无功能量、并存储在无功储能元件中，无功能量回馈装置的输入端与无功储能元件并联，将无功储能元件中的能量反馈给直流母线；回馈控制电路用于实现无功储能元件两端电压对正弦波差频调制波全波整流后电压波形的跟踪，输出无功能量回馈装置的控制信号。
CN201510808269.7A 2015-11-20 2015-11-20 一种具有无功能量吸收装置的正弦波差频逆变器 Active CN105305866B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510808269.7A CN105305866B (zh) 2015-11-20 2015-11-20 一种具有无功能量吸收装置的正弦波差频逆变器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510808269.7A CN105305866B (zh) 2015-11-20 2015-11-20 一种具有无功能量吸收装置的正弦波差频逆变器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105305866A CN105305866A (zh) 2016-02-03
CN105305866B true CN105305866B (zh) 2019-01-04

Family

ID=55202739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510808269.7A Active CN105305866B (zh) 2015-11-20 2015-11-20 一种具有无功能量吸收装置的正弦波差频逆变器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105305866B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112019062B (zh) * 2020-09-11 2021-08-13 南京力骏新能源储能研究院有限公司 能实现能量回馈的正弦波高频链三电平锂电池逆变装置
CN116961018B (zh) * 2023-09-18 2023-12-12 锦浪科技股份有限公司 一种反激型微型逆变器系统及其工作方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102223071A (zh) * 2011-06-16 2011-10-19 阳光电源股份有限公司 能量回馈电路及具有该电路的反激变换器、电子装置
CN102299638A (zh) * 2011-07-29 2011-12-28 北京工业大学 大功率电压宽范围连续可调恒稳发射装置
CN102332839A (zh) * 2011-08-23 2012-01-25 南京航空航天大学 一种级联型分时段变阶高多电平静止变流器
JP2013149353A (ja) * 2012-01-17 2013-08-01 Mitsubishi Electric Corp 誘導加熱調理器の電源回路装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102223071A (zh) * 2011-06-16 2011-10-19 阳光电源股份有限公司 能量回馈电路及具有该电路的反激变换器、电子装置
CN102299638A (zh) * 2011-07-29 2011-12-28 北京工业大学 大功率电压宽范围连续可调恒稳发射装置
CN102332839A (zh) * 2011-08-23 2012-01-25 南京航空航天大学 一种级联型分时段变阶高多电平静止变流器
JP2013149353A (ja) * 2012-01-17 2013-08-01 Mitsubishi Electric Corp 誘導加熱調理器の電源回路装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN105305866A (zh) 2016-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101860237B (zh) 高功率因数恒流电路及电源
CN103580301B (zh) 一种无线电能传输功率控制系统及方法
CN108390472B (zh) 一种非接触能量与信号同步传输系统及传输方法
WO2023193371A1 (zh) 一种无线电能与数据同步传输系统及数据调制方法
CN103840670A (zh) 一种节能型高频开关电源
CN108390584B (zh) 一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法
CN106787827A (zh) 开关电源和电视机
CN102255544A (zh) Dc/ac逆变电路
CN106505872A (zh) 一种高频链逆变器
CN107204707B (zh) 一种用于抑制尖峰电压的双向隔离dcdc变换器及其控制方法
CN201418184Y (zh) 大功率led恒流驱动电源
CN105305866B (zh) 一种具有无功能量吸收装置的正弦波差频逆变器
Xia et al. Simultaneous wireless power and information transfer based on phase-shift modulation in ICPT system
CN106394302A (zh) 一种基于准z源变换的车载充电机
CN103606953A (zh) 用于太阳能并网发电的单级可升压三相反激逆变器
CN203859684U (zh) 一种大电流半桥电路
CN103391669A (zh) 一种led灯的照明系统
CN205490225U (zh) 一种高频斩波隔离型双向ac/dc电路
CN202696960U (zh) 新型led灯驱动电源
WO2012027962A1 (zh) 高频隔离并网逆变电路
CN106230282A (zh) 单位功率因数隔离型ac‑dc变换器
CN109302078A (zh) 基于同步整流模式的dc-dc开关电源
CN106787756B (zh) 一种cl-ft-cl谐振直流变换器
CN205584027U (zh) 高效隔离型多路宽电压输出开关电源的电路拓扑结构
CN108768365A (zh) 转换开关变换及控制电路

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant