CN110086371B - 逆变器系统及其直流母线纹波补偿方法 - Google Patents

逆变器系统及其直流母线纹波补偿方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种逆变器系统及其直流母线纹波补偿方法，逆变器系统包括：补偿装置、直流母线电容以及逆变器；补偿装置的第一端与直流母线正极相连，补偿装置的第二端与直流母线负极相连，补偿装置的第三端与直流母线电容的中点以及逆变器的中间桥臂公共点相连；逆变系统的直流母线纹波补偿方法包括：根据逆变器系统的检测数据，确定直流母线电容的补偿指令电流；其中，检测数据包括逆变器的中间桥臂公共点电流；进而控制补偿装置进行工作，使得补偿装置的第三端生成与补偿指令电流大小相同、方向相反的补偿电流；由于补偿装置的第三端与直流母线电容的中点以及逆变器的中间桥臂公共点相连，因此通过该补偿电流能够实现对直流母线电容纹波的补偿。

Description

逆变器系统及其直流母线纹波补偿方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种逆变器系统及其直流母线纹波补偿方法。
背景技术
目前常见的三电平逆变器拓扑直流母线均采用分裂电容形式，请参见图1。其直流母线电容由正半母线电容C1、负半母线电容C2串联而成，且直流母线电容的中点O(正半母线电容C1与负半母线电容C2相连的节点)分别通过相应的中间桥臂与三相桥臂支路相连，实现中间电平输出。具体的，当逆变器的输出电流处于正半周期时，三相桥臂支路中的上桥臂和中间桥臂交替换流；当逆变器的输出电流处于负半周期时，三相桥臂支路中的下桥臂和中间桥臂交替换流。
实际应用中，逆变器正常运行时，会通过三相桥臂支路中的中间桥臂向直流母线电容的中点O引入较大的纹波电流，导致正半母线电容C1及负半母线电容C2上的电压产生较大的纹波，进而影响正半母线电容C1及负半母线电容C2的使用寿命。并且，母线电容电压的波动会增加桥臂开关器件的电压应力以及影响逆变器输出电能质量。
为了抑制母线电压的纹波波动，现有的逆变器是通过增加正负半母线电容的电容量来抑制母线电压的纹波波动幅值；但是随着应用逆变器电路中的变换器功率等级的增大，所需的母线电容容量将大幅增加，导致系统成本和体积显著增加，限制了变换器功率密度的提高。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种逆变器系统及其直流母线纹波补偿方法，以解决现有技术抑制直流母线电容纹波时所带来的系统成本和体积增加的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
本发明第一方面公开了一种逆变器系统的直流母线纹波补偿方法，包括：所述逆变器系统包括补偿装置、直流母线电容以及逆变器；所述补偿装置的第一端与直流母线正极相连，所述补偿装置的第二端与直流母线负极相连，所述补偿装置的第三端与所述直流母线电容的中点以及所述逆变器的中间桥臂公共点相连；所述直流母线纹波补偿方法包括：
根据所述逆变器系统的检测数据，确定所述直流母线电容的补偿指令电流；所述检测数据包括所述逆变器的中间桥臂公共点电流；
控制所述补偿装置工作，使所述补偿装置的第三端生成与所述补偿指令电流大小相同、方向相反的补偿电流。
可选地，在上述逆变器系统的直流母线纹波补偿方法中，所述根据所述逆变器系统的检测数据，确定所述直流母线电容的补偿指令电流，包括：
提取所述中间桥臂公共点电流的特征电流；
以所述特征电流为所述补偿指令电流。
可选地，在上述逆变器系统的直流母线纹波补偿方法中，所述提取所述中间桥臂公共点电流的特征电流，包括：
对所述中间桥臂公共点电流进行低通滤波处理，提取所述中间桥臂公共点电流中的三倍频纹波电流，作为所述特征电流。
可选地，在上述逆变器系统的直流母线纹波补偿方法中，所述根据所述逆变器系统的检测数据，确定所述直流母线电容的补偿指令电流，包括：
提取所述中间桥臂公共点电流的特征电流；
在所述特征电流的基础上叠加均压控制偏量，得到所述补偿指令电流。
可选地，在上述逆变器系统的直流母线纹波补偿方法中，所述提取所述中间桥臂公共点电流的特征电流，包括：
对所述中间桥臂公共点电流进行低通滤波处理，提取所述中间桥臂公共点电流中的三倍频纹波电流，作为所述特征电流。
可选地，在上述逆变器系统的直流母线纹波补偿方法中，所述检测数据还包括所述直流母线电容的正半母线电压和负半母线电压；
所述逆变器系统的直流母线纹波补偿方法，在所述特征电流的基础上叠加均压控制偏量之前，还包括：
计算得到所述正半母线电压和所述负半母线电压之间的差值；
对所述差值进行PI调节，得到所述均压控制偏量。
可选地，在上述逆变器系统的直流母线纹波补偿方法中，所述补偿装置包括：第一辅助桥臂、第二辅助桥臂、第一电感和第二电感；所述第一辅助桥臂与所述第二辅助桥臂并联连接，连接的两端分别作为所述补偿装置的第一端和第二端；所述第一辅助桥臂的第三端与所述第一电感的一端相连，所述第二辅助桥臂的第三端与所述第二电感的一端相连；所述第一电感的另一端与所述第二电感的另一端相连，连接点作为所述补偿装置的第三端；
控制所述补偿装置工作，使所述补偿装置的第三端生成与所述补偿指令电流大小相同、方向相反的补偿电流，包括：
在所述中间桥臂公共点电流的正半周期内，控制所述第一辅助桥臂工作，在所述第一电感上生成所述补偿电流，以向所述直流母线电容的中点灌入与所述补偿指令电流大小相同的电流；
在所述中间桥臂公共点电流的负半周期内，控制所述第二辅助桥臂工作，在所述第二电感上生成所述补偿电流，以从所述直流母线电容的中点抽出与所述补偿指令电流大小相同的电流。
可选地，在上述逆变器系统的直流母线纹波补偿方法中，所述第一辅助桥臂包括：第一开关管和第一二极管；所述第二辅助桥臂包括：第二开关管和第二二极管；所述第一开关管的发射极与所述第一二极管的阴极相连；所述第二开关管的集电极与所述第二二极管的阳极相连；所述第一开关管的集电极与所述第二二极管的阴极相连，连接点作为所述补偿装置的第一端；所述第二开关管的发射极与所述第一二极管的阳极相连，连接点作为所述补偿装置的第二端；
控制所述第一辅助桥臂工作，包括：控制所述第一开关管高频通断；
控制所述第二辅助桥臂工作，包括：控制所述第二开关管高频通断。
本发明第二方面公开了一种逆变器系统，包括：控制模块、补偿装置、直流母线电容以及逆变器；
所述补偿装置的第一端与直流母线正极相连；
所述补偿装置的第二端与直流母线负极相连；
所述补偿装置的第三端与所述直流母线电容的中点以及所述逆变器的中间桥臂公共点相连；
所述控制模块用于执行上述任意一项所述的逆变器系统的直流母线纹波补偿方法。
可选地，在上述逆变器系统中，所述控制模块集成于所述逆变器的控制器中。
基于上述本发明实施例提供的逆变器系统的直流母线纹波补偿方法，先根据逆变器系统的检测数据，确定直流母线电容的补偿指令电流；其中，检测数据包括逆变器的中间桥臂公共点电流；再控制补偿装置进行工作，使得补偿装置的第三端生成与补偿指令电流大小相同、方向相反的补偿电流；由于补偿装置的第三端与直流母线电容的中点以及逆变器的中间桥臂公共点相连，因此通过该补偿电流能够实现对直流母线电容纹波的补偿，且无需增加直流母线的电容量，避免了现有技术中抑制直流母线电容纹波时所带来的系统成本和体积增加的问题。
再者，本发明提供的逆变器系统的直流母线纹波补偿方法，还通过对正半母线电压和负半母线电压之间的差值进行PI调节，得到均压控制偏量，再通过将该均压控制偏量叠加到特征电流上，得到补偿指令电流，进而集成了母线电压均衡调节功能，能有效抑制正、负半母线电容电压不均衡问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1示出了现有的三相三电平逆变器的等效开关示意图；
图2示出了本申请实施例公开的一种逆变器系统结构示意图；
图3示出了本申请实施例公开的一种逆变器系统的直流母线纹波补偿方法流程图；
图4示出了本申请实施例公开的一种直流母线纹波补偿方法中的补偿指令电流获取流程图；
图5示出了本申请实施例公开的一种直流母线纹波补偿方法中的均压控制偏量获取流程图；
图6a示出了本申请实施例公开的一种直流母线纹波补偿方法中的确定补偿指令电流的逻辑框图；
图6b示出了本申请实施例公开的一种直流母线纹波补偿方法的逻辑框图；
图7示出了本申请实施例公开的一种处于正半周期的中间桥臂公共点电流的流向示意图；
图8示出了本申请实施例公开的一种处于负半周期的中间桥臂公共点电流的流向示意图；
图9示出了本申请实施例公开的另一种逆变器系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本发明实施例提供一种逆变器系统及其直流母线纹波补偿方法，以解决现有技术抑制直流母线电容纹波时所带来的系统成本和体积增加的问题。
请参见图2，该逆变器系统包括：补偿装置201、直流母线电容202以及逆变器203。其中，补偿装置201的第一端与直流母线正极相连，补偿装置201的第二端与直流母线负极相连，补偿装置203的第三端与直流母线电容202的中点以及逆变器203的中间桥臂公共点相连。
与现有技术中分裂电容形式相同，该直流母线电容202包括：串联连接的正半母线电容C1和负半母线电容C2，正半母线电容C1和负半母线电容C2之间的连接点为直流母线电容202的中点O。其中，正半母线电容C1的另一端与直流母线正极相连，负半母线电容C2的另一端与直流母线负极相连。
需要说明的是，逆变器203包括DC/AC主电路以及内部控制器，图2中仅示出了逆变器203中DC/AC主电路与直流母线电容202及补偿装置201的连接关系。具体的，DC/AC主电路的中间桥臂公共点与直流母线电容202的中点O相连，DC/AC主电路的上桥臂公共点与直流母线正极相连，DC/AC主电路的下桥臂公共点与直流母线负极相连。
仍需要说明的是，逆变器203中DC/AC主电路可以是三相三电平逆变电路，也可以是其他的逆变电路。在实际应用中，只要存在与直流母线电容的中点相连的中间桥臂的逆变电路，均在本申请的保护范围内。
基于图2所示的逆变器系统，本申请实施例提供的一种逆变器系统的直流母线纹波补偿方法，如图3所示，具体包括：
S301、根据逆变器系统的检测数据，确定直流母线电容的补偿指令电流。
其中，检测数据包括逆变器的中间桥臂公共点电流(参见图2中所示的i0)。
需要说明的是，逆变器系统基于逆变器的内部控制器，可以检测逆变器系统中任意节点或者指定节点的电压信号或者电流信号，其中，就包括逆变器的中间桥臂公共点电流，即流经逆变器的中间桥臂公共点的电流。
还需要说明的是，可以根据实际情况对该中间桥臂公共点电流和补偿指令电流进行正负定义，比如两者均可设置为：以从直流母线电容的中点流向中间桥臂公共点的电流为正，以从中间桥臂公共点流入至直流母线电容的中点的电流为负。
S302、控制补偿装置工作，使补偿装置的第三端生成与补偿指令电流大小相同、方向相反的补偿电流。
具体的，以步骤S301所确定的补偿指令电流作为参考，控制补偿装置工作，使得补偿装置的第三端分别在中间桥臂公共点电流的正半周期内和负半周期内，生成与该补偿指令电流大小相同、方向相反的补偿电流(参见图2中所示的ic)。该方向相反指的是：当补偿指令电流是从直流母线电容202的中点O流向中间桥臂公共点的电流时，该补偿电流是从补偿装置的第三端流入至直流母线电容202的中点O的电流；而当补偿指令电流是从中间桥臂公共点流入至直流母线电容202的中点O的电流时，该补偿电流是从直流母线电容202的中点O流入至补偿装置的第三端的电流。
在本申请实施例中，先根据逆变器系统的检测数据，确定直流母线电容的补偿指令电流；其中，检测数据包括逆变器的中间桥臂公共点电流；再控制补偿装置进行工作，使得补偿装置的第三端生成与补偿指令电流大小相同、方向相反的补偿电流；由于补偿装置的第三端与直流母线电容中点以及逆变器的中间桥臂公共点相连，因此通过该补偿电流能够实现对直流母线电容纹波的补偿，提高母线电容使用寿命，且无需增加直流母线的电容量，避免了现有技术中抑制直流母线电容纹波时所带来的系统成本和体积增加的问题。
实际应用中，对于步骤S301、根据逆变器系统的检测数据，确定直流母线电容的补偿指令电流，存在多种可选实施方式，比如：
提取中间桥臂公共点电流的特征电流，并以该特征电流作为补偿指令电流。
实际应用中，从中间桥臂公共点电流中提取特征电流的方式与现有技术相同，此处不再赘述。
由于逆变器正常运行时，其三相中间桥臂向母线中点引入的纹波电流中主要包括三倍频低频纹波电流和高频开关纹波电流，所以进一步的，该特征电流可以是中间桥臂公共点电流中的三倍频纹波电流，并且其提取过程可以是通过对中间桥臂公共点电流进行低通滤波处理；当然并不仅限于此，可以视其具体应用环境而定。
或者，也可以参考现有技术中由于逆变电路的非理想性及器件特性的差异，使得逆变器在工作时其正、负半母线的电压会出现不平衡现象的情况，对步骤S301进行优化，具体的，如图4所示：
S401、提取中间桥臂公共点电流的特征电流。
进一步的，实际应用中可以采用对中间桥臂公共点电流进行低通滤波处理，提取中间桥臂公共点电流中的三倍频纹波电流，作为特征电流。
S402、在特征电流的基础上叠加均压控制偏量，得到补偿指令电流。
实际应用中，得到均压控制偏量的过程可以如图5所示；此时，检测数据还包括直流母线电容的正半母线电压和负半母线电压；逆变器系统的直流母线纹波补偿方法，在特征电流的基础上叠加均压控制偏量之前，还包括：
S501、计算得到正半母线电压和负半母线电压之间的差值。
需要说明的是，通过实时对正半母线电压和负半母线电压进行采集，得到实时的正半母线电压和负半母线电压。进而采用数学运算的方式，对采集到的正半母线电压和负半母线电压进行差值运算，实际应用中可以采取将正半母线电压减去负半母线电压，最终得到正半母线电压和负半母线电压之间的差值。
S502、对差值进行PI调节，得到均压控制偏量。
需要说明的是，将步骤S501得到的正半母线电压和负半母线电压之间的差值送入PI调节器进行PI调节，得到该均压控制偏量。
还需要说明的是，PI调节器是一种线性控制器，可以根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制偏量，以对被控对象进行控制。其中，步骤S501得到的正半母线电压和负半母线电压之间的差值为PI调节器的实际输入值，PI调节器的给定值为用户通过逆变器系统针对其具体应用环境而确定的固定值。
具体的，当正半母线电压大于负半母线电压时，所得到的均压控制偏量为正值，将均压控制偏量叠加到实际补偿电流中，促使正半母线电容放电，负半母线电容充电，进而经过动态调节后实现对逆变器工作时正、负半母线的电压均压的控制，以避免由于逆变电路的非理想性及器件特性的差异，导致逆变器工作时正、负半母线的电压出现的不平衡现象。
再者，当正半母线电压小于负半母线电压时，所得到的均压控制偏量为负值，将均压控制偏量叠加到实际补偿电流中，促使负半母线电容放电，正半母线电容充电，进而经过动态调节后实现对逆变器工作时正、负半母线的电压均压的控制，以避免由于逆变电路的非理想性及器件特性的差异，导致逆变器工作时正、负半母线的电压出现的不平衡现象。
其逻辑框图如图6a所示，将直流母线电容的正半母线电压VC1和负半母线电压VC2，送入反馈节点进行差值运算，得到正半母线电压VC1减去负半母线电压VC2的差值，并将该差值送入PI调节器进行PI调节，得到均压控制偏量△u。对中间桥臂公共点电流i0进行低通滤波处理，提取中间桥臂公共点电流i0中的三倍频纹波电流i0_triple。在得到均压控制偏量△u和三倍频纹波电流i0_triple之后，再将两者送入反馈节点进行加法运算，即将均压控制偏量△u与三倍频纹波电流i0_triple相叠加，得到补偿指令电流
Figure BDA0002098373560000091
通过上述推导过程，可得知补偿指令电流
Figure BDA0002098373560000092
与均压控制偏量△u、三倍频纹波电流i0_triple具有以下数学运算关系：
Figure BDA0002098373560000093
还需要说明的是，通过步骤S501和S502得到均压控制偏量，并不仅限于在步骤S401、提取中间桥臂公共点电流的特征电流之后执行，也可以先获得均压控制偏量再提取中间桥臂公共点电流的特征电流，亦或者，获得均压控制偏量和提取中间桥臂公共点电流的特征电流两者同时进行，具体的执行顺序视应用情况而定，均在本申请的保护范围。
可选地，本申请的另一实施例中，请参见图7或者图8，所述补偿装置201包括：
第一辅助桥臂2011、第二辅助桥臂2012、第一电感L1和第二电感L2。第一辅助桥臂2011与第二辅助桥臂2012并联连接，连接的两端分别作为201补偿装置的第一端和第二端；第一辅助桥臂2011的第三端与第一电感L1的一端相连，第二辅助桥臂2012的第三端与第二电感L2的一端相连；第一电感L1的另一端与第二电感L2的另一端相连，连接点作为补偿装置203的第三端。
此时，该逆变器系统的直流母线纹波补偿方法中的步骤S302，也即控制补偿装置201工作，使补偿装置201的第三端生成与补偿指令电流大小相同、方向相反的补偿电流，具体包括：
在中间桥臂公共点电流的正半周期内，控制第一辅助桥臂2011工作，在第一电感L1上生成补偿电流，以向直流母线电容的中点O灌入与补偿指令电流大小相同的电流；以及，
在中间桥臂公共点电流的负半周期内，控制第二辅助桥臂2012工作，在第二电感L2上生成补偿电流，以从直流母线电容的中点抽出O与补偿指令电流大小相同的电流。
需要说明的是，在中间桥臂公共点电流的正半周期内，就意味着在三倍频纹波电流的正半周期内，控制第一辅助桥臂2011工作，在第一电感L1上生成补偿电流，以向直流母线电容的中点O灌入与补偿指令电流大小相同的电流，对流出直流母线电容的中点O的中间桥臂电流中的三倍频纹波电流进行补偿，以抑制直流母线电容所产生的纹波。在中间桥臂公共点电流的负半周期内的控制过程与此相似，不再赘述。
还需要说明的是，在第一电感L1和第二电感L2上生成的补偿电流是以补偿指令电流为基准而产生的，补偿电流的大小与补偿指令电流大小相同，但是补偿电流的方向与补偿指令电流方向相反。
图7中还给出了第一辅助桥臂2011和第二辅助桥臂2012的一种具体电路结构：
其第一辅助桥臂2011包括：第一开关管Q1和第一二极管D1。第二辅助桥臂2012包括：第二开关管Q2和第二二极管D2；第一开关管Q1的发射极与第一二极管D1的阴极相连；第二开关管Q2的集电极与第二二极管D2的阳极相连；第一开关管Q1的集电极与第二二极管D2的阴极相连，连接点作为补偿装置201的第一端；第二开关管Q2的发射极与第一二极管D1的阳极相连，连接点作为补偿装置201的第二端。
控制第一辅助桥臂2011工作，包括：控制第一开关管Q1高频通断。
控制第二辅助桥臂2012工作，包括：控制第二开关管Q2高频通断。
其逻辑框图如图6b所示，通过将图6a所示补偿指令电流获取环节所获得的补偿指令电流
Figure BDA0002098373560000101
以及将补偿装置产生的补偿电流ic，进一步通过补偿电流控制环节进行PWM(PulseWidth Modulation，脉冲宽度调制)处理输出控制信号，以控制第一开关管Q1和第二开关管Q2的高频通断。
具体的，补偿指令电流
Figure BDA0002098373560000111
与补偿电流为大小相同、方向相反的电流。当补偿指令电流
Figure BDA0002098373560000112
为正，即从直流母线电容的中点流向中间桥臂公共点的电流时，通过PWM输出的控制信号为：控制第一开关管Q1高频通断的信号，控制第二开关管Q2断开的信号。当补偿指令电流
Figure BDA0002098373560000113
为负，即从中间桥臂公共点流入至直流母线电容的中点的电流时，通过PWM输出的控制信号为：控制第二开关管Q2高频通断的信号，控制第一开关管Q1断开的信号。而通过补偿指令电流获取环节所获得的补偿指令电流
Figure BDA0002098373560000114
的具体工作过程可参见图6a，就不再赘述。
实际应用中，该补偿装置201的具体结构并不仅限于图7和图8所示的电路形式，还可以视其具体应用环境进行改动，只要能够通过自身的工作，生成与所述补偿指令电流大小相同、方向相反的补偿电流即可，均在本申请的保护范围内。
下面通过具体的电流流向示意图，同样参见图7，对处于正半周期的中间桥臂公共点电流的状况作进一步的说明。
在中间桥臂公共点电流的正半周期内，第一辅助桥臂2011工作，也即为第一辅助桥臂2011中的第一开关管Q1高频通断；由于第一开关管Q1关断时，第一二极管D1导通续流，所以在中间桥臂公共点电流的正半周期内，实际上是由第一开关管Q1和第一二极管D1高频交替导通和关断的，进而在第一电感L1上产生一个与补偿指令电流大小相等、方向相反的补偿电流ic灌入直流母线电容的中点O，对流出直流母线电容的中点O的中间桥臂电流中的三倍频纹波电流进行补偿。
下面通过具体的电流流向示意图，请参见图8，对处于负半周期的中间桥臂公共点电流的状况作进一步的说明。
在中间桥臂公共点电流的负半周期内，第二辅助桥臂2012工作，也即为第二辅助桥臂2012中的第二开关管Q2高频通断；由于第二开关管Q2关断时，第二二极管D2导通续流，所以在中间桥臂公共点电流的负半周期内，实际上是由第二开关管Q2和第二二极管D2高频交替导通和关断，进而在第二电感L2上产生一个与补偿指令电流大小相等、方向相反的补偿电流ic，该补偿电流ic从直流母线电容的中点O抽出，对流入直流母线电容的中点O的中间桥臂电流中的三倍频纹波电流进行吸收。
本发明另一实施例还公开了一种逆变器系统，请参见图9，包括：控制模块901、补偿装置902、直流母线电容903以及逆变器904。
补偿装置902的第一端与直流母线正极相连。
补偿装置902的第二端与直流母线负极相连。
需要说明的是，补偿装置902包括：第一辅助桥臂2011、第二辅助桥臂2012、第一电感L1和第二电感L2。
第一辅助桥臂2011与第二辅助桥臂2012并联连接，连接的两端分别作为补偿装置902的第一端和第二端。第一辅助桥臂2011的第三端与第一电感L1的一端相连，第二辅助桥臂2012的第三端与第二电感L2的一端相连。第一电感L1的另一端与第二电感L2的另一端相连，连接点作为补偿装置902的第三端。
其中，第一辅助桥臂2011包括：第一开关管Q1和第一二极管D1。第二辅助桥臂2012包括：第二开关管Q2和第二二极管D2。第一开关管Q1的发射极与第一二极管D1的阴极相连。第二开关管Q2的集电极与第二二极管D2的阳极相连。第一开关管Q1的集电极与第二二极管D2的阴极相连，连接点作为补偿装置201的第一端；第二开关管Q2的发射极与第一二极管D1的阳极相连，连接点作为补偿装置201的第二端。
补偿装置902的第三端与直流母线电容903的中点以及逆变器904的中间桥臂公共点相连。
需要说明的是，补偿装置902的第三端为：第一电感L1与第二电感L2的公共端作为补偿装置902的第三端。
控制模块901用于执行上述的逆变器系统的直流母线纹波补偿方法。
进一步的，逆变器系统的控制模块901集成于逆变器的控制器中。
在本实施例中，通过控制模块901、补偿装置902、直流母线电容903以及逆变器904之间的相互配合，先通过对逆变器904的中间桥臂公共点电流数据检测值，确定直流母线电容903的补偿指令电流，再通过控制模块901控制补偿装置902工作，使补偿装置902的第三端产生与补偿指令电流大小相同、方向相反的补偿电流；由于补偿装置902的第三端与直流母线电容的中点以及逆变器904的中间桥臂公共点相连，因此通过该补偿电流能够实现了对直流母线电容纹波的补偿，能够提高母线电容的使用寿命，且无需增加直流母线的电容量，避免了现有技术中抑制直流母线电容纹波时所带来的系统成本和体积增加的问题。并且，当控制模块901执行的直流母线纹波补偿方法中，若其补偿指令电流是在特征电流的基础上叠加均压控制偏量而得到的，则该补偿装置902还能够有效解决实际应用中存在的正、负半母线电容电压不均衡问题。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种逆变器系统的直流母线纹波补偿方法，其特征在于，所述逆变器系统包括补偿装置、直流母线电容以及逆变器；所述补偿装置的第一端与直流母线正极相连，所述补偿装置的第二端与直流母线负极相连，所述补偿装置的第三端与所述直流母线电容的中点以及所述逆变器的中间桥臂公共点相连；所述逆变器的中间桥臂为设置于所述逆变器上下桥臂连接点与所述直流母线电容的中点之间的桥臂；所述直流母线纹波补偿方法包括：
根据所述逆变器系统的检测数据，确定所述直流母线电容的补偿指令电流；所述检测数据包括所述逆变器的中间桥臂公共点电流；
控制所述补偿装置工作，使所述补偿装置的第三端生成与所述补偿指令电流大小相同、方向相反的补偿电流。
2.根据权利要求1所述的直流母线纹波补偿方法，其特征在于，所述根据所述逆变器系统的检测数据，确定所述直流母线电容的补偿指令电流，包括：
提取所述中间桥臂公共点电流的特征电流；
以所述特征电流为所述补偿指令电流。
3.根据权利要求2所述的直流母线纹波补偿方法，其特征在于，所述提取所述中间桥臂公共点电流的特征电流，包括：
对所述中间桥臂公共点电流进行低通滤波处理，提取所述中间桥臂公共点电流中的三倍频纹波电流，作为所述特征电流。
4.根据权利要求1所述的直流母线纹波补偿方法，其特征在于，所述根据所述逆变器系统的检测数据，确定所述直流母线电容的补偿指令电流，包括：
提取所述中间桥臂公共点电流的特征电流；
在所述特征电流的基础上叠加均压控制偏量，得到所述补偿指令电流。
5.根据权利要求4所述的直流母线纹波补偿方法，其特征在于，所述提取所述中间桥臂公共点电流的特征电流，包括：
对所述中间桥臂公共点电流进行低通滤波处理，提取所述中间桥臂公共点电流中的三倍频纹波电流，作为所述特征电流。
6.根据权利要求4所述的直流母线纹波补偿方法，其特征在于，所述检测数据还包括所述直流母线电容的正半母线电压和负半母线电压；
所述逆变器系统的直流母线纹波补偿方法，在所述特征电流的基础上叠加均压控制偏量之前，还包括：
计算得到所述正半母线电压和所述负半母线电压之间的差值；
对所述差值进行PI调节，得到所述均压控制偏量。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的直流母线纹波补偿方法，其特征在于，所述补偿装置包括：第一辅助桥臂、第二辅助桥臂、第一电感和第二电感；所述第一辅助桥臂与所述第二辅助桥臂并联连接，连接的两端分别作为所述补偿装置的第一端和第二端；所述第一辅助桥臂的第三端与所述第一电感的一端相连，所述第二辅助桥臂的第三端与所述第二电感的一端相连；所述第一电感的另一端与所述第二电感的另一端相连，连接点作为所述补偿装置的第三端；
控制所述补偿装置工作，使所述补偿装置的第三端生成与所述补偿指令电流大小相同、方向相反的补偿电流，包括：
在所述中间桥臂公共点电流的正半周期内，控制所述第一辅助桥臂工作，在所述第一电感上生成所述补偿电流，以向所述直流母线电容的中点灌入与所述补偿指令电流大小相同的电流；
在所述中间桥臂公共点电流的负半周期内，控制所述第二辅助桥臂工作，在所述第二电感上生成所述补偿电流，以从所述直流母线电容的中点抽出与所述补偿指令电流大小相同的电流。
8.根据权利要求7所述的直流母线纹波补偿方法，其特征在于，所述第一辅助桥臂包括：第一开关管和第一二极管；所述第二辅助桥臂包括：第二开关管和第二二极管；所述第一开关管的发射极与所述第一二极管的阴极相连；所述第二开关管的集电极与所述第二二极管的阳极相连；所述第一开关管的集电极与所述第二二极管的阴极相连，连接点作为所述补偿装置的第一端；所述第二开关管的发射极与所述第一二极管的阳极相连，连接点作为所述补偿装置的第二端；
控制所述第一辅助桥臂工作，包括：控制所述第一开关管高频通断；
控制所述第二辅助桥臂工作，包括：控制所述第二开关管高频通断。
9.一种逆变器系统，其特征在于，包括：控制模块、补偿装置、直流母线电容以及逆变器；
所述补偿装置的第一端与直流母线正极相连；
所述补偿装置的第二端与直流母线负极相连；
所述补偿装置的第三端与所述直流母线电容的中点以及所述逆变器的中间桥臂公共点相连；
所述控制模块用于执行权利要求1-8任一所述的逆变器系统的直流母线纹波补偿方法。
10.根据权利要求9所述的逆变器系统，其特征在于，所述控制模块集成于所述逆变器的控制器中。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111371297B (zh) * 2020-03-11 2022-02-15 杭州电子科技大学 采用宽禁带器件与硅基器件的电流纹波补偿电路及方法
CN114531024A (zh) * 2022-02-24 2022-05-24 广州菲利斯太阳能科技有限公司 一种双母线平衡电路、电子设备及控制方法
CN114362497B (zh) * 2022-03-17 2022-07-12 阳光电源股份有限公司 一种电子电容、变换器及其电子电容控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102522900A (zh) * 2011-11-18 2012-06-27 南京航空航天大学 定增益自激式非接触谐振变换器及其控制方法
CN103280956A (zh) * 2013-05-08 2013-09-04 河南科技大学 多电平逆变器优化虚拟矢量中点电位平衡闭环控制系统
CN203747686U (zh) * 2014-02-20 2014-07-30 南京冠亚电源设备有限公司 一种单相混合三电平并网逆变器
CN107196524A (zh) * 2017-07-20 2017-09-22 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种gis电压互感器校验电源

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8222828B2 (en) * 2007-04-24 2012-07-17 Osram Ag Circuit arrangement for igniting and operating a discharge lamp
FR2965127B1 (fr) * 2010-09-16 2014-07-18 Thales Sa Systeme d'alimentation regulee a grande dynamique d'entree de tension

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102522900A (zh) * 2011-11-18 2012-06-27 南京航空航天大学 定增益自激式非接触谐振变换器及其控制方法
CN103280956A (zh) * 2013-05-08 2013-09-04 河南科技大学 多电平逆变器优化虚拟矢量中点电位平衡闭环控制系统
CN203747686U (zh) * 2014-02-20 2014-07-30 南京冠亚电源设备有限公司 一种单相混合三电平并网逆变器
CN107196524A (zh) * 2017-07-20 2017-09-22 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种gis电压互感器校验电源

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