[发明专利]一种两级结构逆变器降低空载损耗的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低两级结构逆变器空载损耗的控制方法，属逆变器电源技术领域。

背景技术

逆变器是一种将直流电源转换成交流电源的装置，在光伏发电，风力发电，汽车，船舶和电力等方面应用广泛。目前，随着现代电力电子技术的发展，不仅要研究如何提高逆变器的额定效率，如何提高逆变器的轻载效率，还要研究如何最大程度降低逆变器空载损耗，许多国外厂家的逆变器产品已经将空载损耗作为一项重要指标而列出。

逆变器有单级结构的，也有两级结构的。两级结构的逆变器，通常由前级的直流-直流变换电路和后级的直流-交流逆变电路串接构成。前级直流-直流变换电路将输入直流电压U_in变换成一个中间直流母线电压U_bus，再由后级直流-交流逆变电路将该中间直流母线电压U_bus转换成输出交流电压U_o，如附图1所示。

现代电力电子电路的设计中，选择功率半导体器件(功率二极管，Mosfet，IGBT等)和设计各无源储能器件(变压器，电感，电容)都要根据电路额定功率来决定。因此，整个电路的效率通常表现为从空载处效率为零开始，随着负载增加效率也随之增加，并在一定负载下达到最高效率，随后随着负载的继续增加而效率开始下降，参见附图2。优秀的设计应该使电路在半载与满载间获得最高效率。两级结构逆变器也是遵循这样的规律。要降低两级结构逆变器的空载损耗，通常是从选择电路结构，选择设计器件方面入手。例如，前级直流-直流变换电路采用正激式直流变换电路比采用全桥式直流变换电路的空载损耗要小，因为前者使用的功率管数量更少；或者选择磁损更小的材料来设计电感和变压器，也可以降低空载损耗。

这些方法尽管能一定程度降低空载损耗，但因为在空载状态下，逆变器电路中各功率器件流过的电流很小，器件不能工作在额定设计状态，这使得器件的工作效率依然很低，而空载损耗的降低依然有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种两级结构逆变器的降低空载损耗的方法，它在逆变器空载状态下通过判断中间直流母线电压U_bus的状态来控制前级直流-直流变换电路的工作或停止，使前级直流-直流变换电路处于更高的工作效率，最终达到降低整个逆变器空载损耗的目的。

本发明的技术方案是，

本发明一种两级结构逆变器降低空载损耗的方法为：

两级结构逆变器的前级直流-直流变换电路将输入电压U_in转换成一个中间直流母线电压U_bus，后级直流-交流逆变电路再将该中间直流母线电压U_bus转换成预期的输出电压U_o，由检测电路检测两级结构逆变器的电压、电流信号。依据检测信号结果控制前级直流-直流变换电路的工作或停止工作，使前级直流-直流变换电路处于更高的工作效率，达到降低整个逆变器空载损耗的目的。

本发明所述的两级结构逆变器的前级直流-直流变换电路可以是各种不隔离式或隔离式直流-直流变换电路；该两级结构逆变器的后级变换器可以是各种不隔离式或隔离式直流-交流逆变电路。

本发明所述的检测电路设有两级结构逆变器实时输出电流i_o和实时中间直流母线电压u_bus检测电路。

图3为本发明降低空载损耗控制方法的流程图，所述控制方法按以下步骤执行：

步骤一：检测判断逆变器输出电流有效值I_o是否为零或者小于一个极小值I_{o_min}，如果是，则转入步骤二；如果不是，则输出开关信号on/off为1，即指令前级直流-直流变换电路工作，然后结束本算法；

步骤二：检测判断中间直流母线电压U_bus是否小于最小中间直流母线电压U_{bus_min}，如果是，转入步骤三；如果不是，转入步骤五；

步骤三：输出开关信号on/off为1，即指令前级直流-直流变换电路工作，然后转入步骤四；

步骤四：等待检测判断下一拍中间直流母线电压U_bus是否大于等于额定中间直流母线电压U_{bus_nom}，如果是，则转入步骤五；如果不是，返回步骤四开始处；

步骤五：输出开关信号on/off为0，即停止前级直流-直流变换电路工作，然后转入步骤一。