一种抑制两级式单相逆变器低频纹波的主电路及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115102397A(43)申请公布日2022.09.23(21)申请号202210827557.7(22)申请日2022.07.14(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人张岩李震朝王子铟(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200专利代理师贺小停(51)Int.Cl.H02M3/158(2006.01)H02M7/5387(2007.01)H02M1/08(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图5页(54)发明名称一种抑制两级式单相逆变器低频纹波的主电路及方法(57)摘要本发明公开了一种抑制两级式单相逆变器低频纹波的主电路及方法，主电路包括输入侧并联输出侧串联的双向DC‑DC变流器和单相逆变器，双向DC‑DC变流器输入侧并联输入电源，输出侧分别并联一个输出电容，两个输出电容串联，双向DC‑DC变流器输出侧并联单相逆变器，单相逆变器输出端串联滤波电感；所述双向DC‑DC变流器的两个串联输出电容采用不同容值和不同直流工作点。本发明的目的在于针对两级式单相逆变器低频纹波抑制问题，提该主电路通过差异化设计输出串联电容的容值和直流工作点，使电路本身具备有源功率解耦能力，在不引入额外电路的前提下大幅减小母线电容需求，实现系统小容值、低纹波和低成本。CN115102397ACN115102397A权利要求书1/2页1.一种抑制两级式单相逆变器低频纹波的主电路，其特征在于：包括输入侧并联输出侧串联的双向DC‑DC变流器和单相逆变器，双向DC‑DC变流器输入侧并联输入电源，输出侧分别并联一个输出电容，两个输出电容串联，双向DC‑DC变流器输出侧并联单相逆变器，单相逆变器输出端串联滤波电感；所述双向DC‑DC变流器的两个串联输出电容采用不同容值和不同直流工作点。2.根据权利要求1所述的一种抑制两级式单相逆变器低频纹波的主电路，其特征在于：所述双向DC‑DC变流器串联输出电容的容值和直流工作点满足如下条件：由双向DC‑DC变流器确定其最大输出电流与单相逆变器直流母线电流额定值的比值为m+1；初选两个串联输出电容中大电容的容值为C2，小电容容值为C1，且满足C1＝0.3×C2；确定参数k：其中，ω0为电网的基波角频率；Vbus为单相逆变器直流母线额定电压；Ibus为直流母线额定电流；根据参数k、C1和C2，确定串联输出电容C1和C2的电压：如果vC1的最小值大于零或vC2的最大值小于直流母线额定电压，则减小C2，重新计算参数k和串联输出电容的电压，直至vC1的最小值近似为0或vC2的最大值近似为母线额定电压；如果vC1的最小值小于零或vC2的最大值大于直流母线额定电压，则增大C2，重新计算参数k和串联输出电容的电压，直至vC1的最小值近似为0或vC2的最大值近似为直流母线额定电压；基于以上参数迭代过程最终确定的串联输出电容C1和电容C2是完全抑制两级式单相逆变器低频纹波的最小容值；串联输出电容C1和电容C2的直流工作点是vC1和vC2的FFT分解的直流分量。3.一种基于权利要求1或2所述的抑制两级式单相逆变器低频纹波的主电路的控制方法，其特征在于：用闭环控制确保电容电压纹波互补和直流母线电压恒定，具体是采用PI控制器的均压外环，和采用比例积分控制器、谐振控制器的电容电压波形控制环。4.根据权利要求3所述的抑制两级式单相逆变器低频纹波的主电路的控制方法，其特征在于：母线电压外环调节器Gv为比例积分控制器，用于使直流母线电压稳定在额定值附近：当母线电压低于额定值时，比例积分控制器输出值增加，使控制器输出的PWM波占空比增加，母线电压上升；当母线电压低于额定值时，比例积分控制器输出值减小，使控制器输出的PWM波占空比减小，母线电压下降；电容电压内环Gc为比例积分控制器+谐振控制器，其中PI控制器为比例积分控制器，用于控制电容电压的稳态工作点，谐振控制器PR1～PR8的谐振频率点为2hω0，h＝1,2…8，用于控制电容电压的纹波形状。5.根据权利要求3所述的抑制两级式单相逆变器低频纹波的主电路的控制方法，其特2CN115102397A权利要求书2/2页征在于：谐振控制器传递函数如下式所示：其中，Kr为谐振增益，wc为谐振带宽，w0为电网基波角频率，h为谐波次数。6.一种分布式电源系统，其特征在于：包括光伏电池或燃料电池，光伏电池或燃料电池采用权利要求1或2所述的抑制两级式单相逆变器低频纹波主电路。3CN115102397A说明书1/7页一种抑制两级式单相逆变器低频纹波的主电路及方法技术领域[0001]本发明属于新能源光伏、燃料电池等分布式发电领域，具体涉及一种抑制两级式单相逆变器低频纹波的主电路及方法。背景技术[0002]与燃煤相