專利名稱：輸出直流分量主動控制逆變器及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種主動控制逆變器及其控制方法，尤其涉及一種輸出直流分 量主動控制逆變器及其控制方法。
背景技術：
在現(xiàn)代生產(chǎn)生活中，隨著電力電子技術的發(fā)展，逆變技術被廣泛地應用于 各種電力電子系統(tǒng)供電設備，以滿足用電負載對供電質(zhì)量的各類要求。作為理 想交流供電電源的逆變電路的輸出電壓應為正弦波，不含有直流分量。但實際 上，由于逆變器控制電路中運算放大器的零點漂移，開關管本身及其驅(qū)動電路 不一致等原因會使逆變器輸出電壓產(chǎn)生直流分量。根據(jù)美國國家軍用標準
MIL-STD-704E，逆變器輸出電壓為115V/400Hz時，輸出電壓的直流分量應小 于土100mV。
在輸出帶低頻隔離變壓器的場合，如果直流分量超過一定值，就會造成隔 離變壓器飽和，導致系統(tǒng)過流保護，甚至損壞功率器件。在輸出不帶低頻隔離 變壓器的場合，直流分量將直接對負載供電。對于非線性負載，直流分量將會 造成電流的嚴重不對稱，損壞負載。同時，在逆變器直接并聯(lián)系統(tǒng)中，由于逆 變器各模塊間連線的阻抗很小，各模塊輸出電壓較小的直流分量差也會造成較 大的直流環(huán)流，使逆變器各模塊不能均分負載，降低了并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性。因 此有必要找到減小或者消除逆變器輸出電壓直流分量的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術存在的缺陷提出一種輸出直流 分量主動控制逆變器及其控制方法。
本發(fā)明輸出直流分量主動控制逆變器，其特征在于包括直流分量采樣電 路、直流分量調(diào)節(jié)電路、電壓環(huán)、電流采樣電路、電流環(huán)、PWM驅(qū)動電路、 DC-AC逆變器、電壓采樣電路和電源，其中DC-AC逆變器的輸出端分別接電
3流采樣電路的輸入端、電壓采樣電路的輸入端和直流分量采樣電路的輸入端， 直流分量采樣電路的輸出端接直流分量調(diào)節(jié)電路的輸入端，電壓采樣電路的輸 出端和直流分量調(diào)節(jié)電路的輸出端分別接電壓環(huán)的輸入端，電壓環(huán)的輸出端和 電流采樣電路的輸出端分別接電流環(huán)的輸入端，電流環(huán)的輸出端串接PWM驅(qū)
動電路后接DC-AC逆變器的輸入端，電源的輸出端接DC-AC逆變器的輸入端。
所述的輸出直流分量主動控制逆變器的控制方法，其特征在于，將DC-AC逆 變器的輸出電壓K。經(jīng)過直流分量采樣電路得到直流分量電壓Vdp將直流分量電 壓Vdi經(jīng)過直流分量調(diào)節(jié)電路得到調(diào)節(jié)電壓Vd2，將DC-AC逆變器的輸出電壓F。
經(jīng)過電壓采樣電路得到釆樣電壓^，將所述調(diào)節(jié)電壓Vd2、采樣電壓^和給定基
準電壓J^/經(jīng)過電壓環(huán)得到電壓誤差信號Ve，采用電流采樣電路采樣DC-AC逆變 器的輸出電流得到采樣電流，將所述電壓誤差信號Ve和采樣電流依次經(jīng)過電流 環(huán)、PWM驅(qū)動電路得到PWM驅(qū)動信號輸出至DC-AC逆變器。
本發(fā)明提出直接檢測到輸出電壓有直流分量，對直流分量進行直接控制， 通過在電壓環(huán)的基準電壓上加一個與輸出電壓直流偏置方向相反的電壓來消除 輸出電壓的直流分量，所以不受其他部分電路比如基準正弦電壓中本來存在的 直流分量，逆變器功率開關管導通時間或器件參數(shù)的不一致性的影響，實現(xiàn)了 直流分量的精確檢測與主動控制。


圖h本發(fā)明整體結構圖2: (a)是為115V輸出逆變器系統(tǒng)未采用本發(fā)明時的直流分量波形和 輸出電壓波形狀仿真結果(b)是115V輸出逆變器系統(tǒng)采用了本發(fā)明時的直流分量波形和輸 出電壓波形狀仿真結果圖。
具體實施例方式
如圖1所示。本發(fā)明輸出直流分量主動控制逆變器，其特征在于包括直流 分量采樣電路l、直流分量調(diào)節(jié)電路2、電壓環(huán)3、電流采樣電路4、電流環(huán)5、 PWM驅(qū)動電路6、 DC-AC逆變器7、電壓采樣電路8和電源，其中DC-AC逆 變器7的輸出端分別接電流采樣電路4的輸入端、電壓采樣電路8的輸入端和 直流分量采樣電路l的輸入端，直流分量采樣電路1的輸出端接直流分量調(diào)節(jié) 電路2的輸入端，電壓采樣電路8的輸出端和直流分量調(diào)節(jié)電路2的輸出端分
4別接電壓環(huán)3的輸入端，電壓環(huán)3的輸出端和電流采樣電路4的輸出端分別接 電流環(huán)5的輸入端，電流環(huán)5的輸出端串接PWM驅(qū)動電路6后接DC-AC逆 變器7的輸入端，電源的輸出端接DC-AC逆變器7的輸入端。
所述的輸出直流分量主動控制逆變器的控制方法，其特征在于，將DC-AC 逆變器7的輸出電壓K經(jīng)過直流分量采樣電路l得到直流分量電壓Vcn，將直流分 量電壓Vdi經(jīng)過直流分量調(diào)節(jié)電路2得到調(diào)節(jié)電壓Vd2，將DC-AC逆變器7的輸出電
壓F。經(jīng)過電壓采樣電路8得到采樣電壓^，將所述調(diào)節(jié)電壓Vd2、采樣電壓Fy和給 定基準電壓Ke/經(jīng)過電壓環(huán)3得到電壓誤差信號Ve，采用電流采樣電路4采樣
DC-AC逆變器7的輸出電流得到采樣電流，將所述電壓誤差信號Ve和采樣電流依 次經(jīng)過電流環(huán)5 、 PWM驅(qū)動電路6得到PWM驅(qū)動信號輸出至DC-AC逆變器7。
其中直流分量采樣電路l由第一電阻R^第二電阻R2、第一電容d、第 三電阻R3、第二電容C2組成。逆變器輸出電壓Vo連接到第一電阻I^、第二
電阻R2輸入端，第一電阻&另一端接到地，第二電阻R2輸出端和第一電容
Q、第三電阻R3輸入端連接，第一電容d另一端接地，第二電容C2—端接到
地，第三電阻R3輸出端和第二電容C2另一端連接，此連接點電壓為直流分量
電壓Vdl，實現(xiàn)濾除交流成份、提取直流分量信號的功能。直流分量調(diào)節(jié)電路 2由第四電阻R4、第五電阻R"第六電阻R6、第七電阻R7、第三電容Q和第 一運算放大器"組成。直流分量采樣電路1采樣到的直流分量電壓Vdl經(jīng)過第 四電阻R4接入到第一運算放大器Q的同相輸入端，第六電阻&一端接在第一
運算放大器Q的反相輸入端另外一端接地，第五電阻R5和第三電容C3串聯(lián)后
跨接在第一運算放大器U,的反相輸入端和輸出端之間，第一運算放大器Q輸
出端電壓Vd2為直流分量補償電壓，第一運算放大器R輸出端的Vd2直流分量
補償電壓通過第七電阻R7接到電壓環(huán)3的同相輸入端。
本發(fā)明將采樣到的直流分量電壓Vdl經(jīng)過PI調(diào)節(jié)后的調(diào)節(jié)電壓Vd2作為電
壓環(huán)的一個給定電壓，調(diào)節(jié)電壓Vd2與另一個給定基準正弦電壓Vref和輸出電 壓采樣信號Vf進行比較，經(jīng)過電壓環(huán)3后產(chǎn)生電壓誤差信號Ve，電壓誤差信
號Ve與電流采樣電路4采樣到的電流信號進行比較，經(jīng)過電流環(huán)5產(chǎn)生PWM 的控制信號，控制信號經(jīng)PWM驅(qū)動電路6后，可直接控制逆變器2中功率管 的開通和關斷來調(diào)節(jié)輸出電壓。當輸出電壓有直流分量時，會在直流分量調(diào)節(jié) 電路的輸出端產(chǎn)生一個補償信號即調(diào)節(jié)電壓Vd2，經(jīng)過逆變器的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 實現(xiàn)輸出電壓直流分量的消除。
如圖2 ( a)所示，為115V輸出逆變器系統(tǒng)未采用本發(fā)明時的直流分量波形和輸出電壓波形狀仿真結果。此波形是在基準正弦電壓里加入一定的直流偏 置后得到的輸出電壓和直流分量。
如圖2 ( b)所示，為115V輸出逆變器系統(tǒng)采用了本發(fā)明時的直流分量波 形和輸出電壓波形狀仿真結果?？梢钥闯霰景l(fā)明的電路糾正了基準正弦電壓里 加入一定的直流偏置造成的直流分量，使得輸出電壓的直流分量變得很小，輸 出電壓的THD為0.54%,輸出電壓的直流分量幾乎為零，輸出電壓波形質(zhì)量 高，直流分量消除效果明顯，說明本發(fā)明提出的逆變器輸出直流分量主動控制 的方法簡單。
權利要求
1.一種輸出直流分量主動控制逆變器，其特征在于包括直流分量采樣電路(1)、直流分量調(diào)節(jié)電路(2)、電壓環(huán)(3)、電流采樣電路(4)、電流環(huán)(5)、PWM驅(qū)動電路(6)、DC-AC逆變器(7)、電壓采樣電路(8)和電源，其中DC-AC逆變器(7)的輸出端分別接電流采樣電路(4)的輸入端、電壓采樣電路(8)的輸入端和直流分量采樣電路(1)的輸入端，直流分量采樣電路(1)的輸出端接直流分量調(diào)節(jié)電路(2)的輸入端，電壓采樣電路(8)的輸出端和直流分量調(diào)節(jié)電路(2)的輸出端分別接電壓環(huán)(3)的輸入端，電壓環(huán)(3)的輸出端和電流采樣電路(4)的輸出端分別接電流環(huán)(5)的輸入端，電流環(huán)(5)的輸出端串接PWM驅(qū)動電路(6)后接DC-AC逆變器(7)的輸入端，電源的輸出端接DC-AC逆變器(7)的輸入端。
2. —種基于權利要求l所述的輸出直流分量主動控制逆變器的控制方法， 其特征在于，將DC-AC逆變器(7)的輸出電壓Fo經(jīng)過直流分量采樣電路(1) 得到直流分量電壓Vcn，將直流分量電壓Vd,經(jīng)過直流分量調(diào)節(jié)電路(2)得到調(diào) 節(jié)電壓Vd2，將DC-AC逆變器(7)的輸出電壓F。經(jīng)過電壓采樣電路(8)得到采 樣電壓F"將所述調(diào)節(jié)電壓Vd2、采樣電壓K/和給定基準電壓^^S過電壓環(huán)(3) 得到電壓誤差信號Ve，采用電流采樣電路(4)采樣DC-AC逆變器(7)的輸出 電流得到采樣電流，將所述電壓誤差信號Ve和采樣電流依次經(jīng)過電流環(huán)(5)、 PWM驅(qū)動電路(6)得至I」PWM驅(qū)動信號輸出至DC-AC逆變器(7)。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種輸出直流分量主動控制逆變器及其控制方法，屬主動控制逆變器及其控制方法。本發(fā)明所述逆變器包括直流分量采樣電路、直流分量調(diào)節(jié)電路、電壓環(huán)、電流采樣電路、電流環(huán)、PWM驅(qū)動電路、DC-AC逆變器、電壓采樣電路和電源。本發(fā)明所述方法將逆變器交流輸出電壓經(jīng)過由兩級RC低通濾波器組成的直流分量采樣電路得到直流分量，直流分量經(jīng)過一個由PI調(diào)節(jié)器組成的直流分量調(diào)節(jié)電路形成直流分量補償電壓，該電壓與基準正弦電壓一起作為逆變器件的給定信號。本發(fā)明電路結構簡單、方便、可靠，實現(xiàn)了直流分量的精確檢測與調(diào)節(jié)。
文檔編號H02M7/539GK101567638SQ200910028348
公開日2009年10月28日 申請日期2009年1月14日 優(yōu)先權日2009年1月14日
發(fā)明者翔 鄧, 龔春英 申請人:南京航空航天大學