[发明专利]一种零输入纹波逆变器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种零输入纹波逆变器及其控制方法。该逆变器的主电路拓扑包括直流电源、输入电容、原边开关管、隔离变压器、截止二极管、滤波电容、极性反转逆变桥、输出滤波电路、电网及解耦电路；其控制方法为：电网电压采样值经PLL获得与其同频同相的正弦波，输入电压和电流采样值经MPPT获得最大直流输入功率，再通过基准生成模块和调制波生成模块得到五个调制波信号，最后通过比较器及逻辑电路，从而控制并网逆变器工作。本发明在隔离变压器原边加入了由解耦开关管、解耦二极管、解耦电感和解耦电容构成的解耦电路以及增加变压器辅助绕组，有效的实现了并网和直流电源端输入电流谐波抑制双重功能。

技术领域

本发明涉及一种零输入纹波逆变器及其控制方法，属于微型、并网逆变器，其利用增加的解耦电路和辅助绕组来实现直流电源输入电流中低频纹波分量的消除。

背景技术

近年来，能源短缺和环境污染问题受到了人们的广泛关注，光伏发电、风电等新能源发电系统以其清洁、高效、可持续等优点，已成为学术界和工业界当前大力研究的热点，并提出了一系列方案和产品。对于这种新能源发电系统，并网逆变器输出功率中含有两倍于电网电压频率的功率纹波，该功率纹波必然会反馈到直流电源端，使得输入电流中含有大量的低频纹波分量，对于光伏组件而言，将会影响其最大功率点跟踪，降低系统效率，因此解决新能源发电系统输入电流中的低频纹波问题具有十分重要的意义。通过并联大容量的电解电容能够有效的滤除低频纹波，但所需的电容容值将会很大，严重影响系统的功率密度，并且电解电容具有寿命短，可靠性低等缺点。在电路中并联LC谐振电路，并将其谐振频率设计为两倍电网电压频率，也能够有效的滤除低频纹波分量，但该方案所采用的谐振电感感值和谐振电容容值均比较大，降低了系统的功率密度。总而言之，这些通过无源器件来消除输入电流中低频纹波分量的方法，存在着体积较大、可靠性较低等问题。为此探索新方法，包括新的拓扑方案、控制策略等，使得直流侧输入电流中不含有低频纹波分量，从而可以采用寿命长、可靠性高的薄膜电容来替代电解电容，具有十分重要意义。

发明内容

本发明的目的在于针对上述逆变器所存在的技术缺陷提供一种零输入纹波逆变器及其控制方法，采用这种增加解耦电路和辅助绕组的逆变器及其控制方法，可以有效消除电源端输入电流中的低频纹波分量，不再需要采用体积大、寿命短的电解电容，提高逆变器的可靠性。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明的一种零输入纹波逆变器，包括直流电源、输入电容、隔离变压器、原边开关管、截止二极管、滤波电容、极性反转逆变桥、滤波电路及电网，其中直流电源的正极接输入电容的一端，直流电源的负极分别接输入电容的另一端和原边开关管的发射极，原边开关管的集电极接隔离变压器的原边绕组异名端，极性反转逆变桥包括两个晶闸管和两个开关管，第一晶闸管的阳极和第二晶闸管的阳极相连构成极性反转逆变桥的正输入端，第一开关管的发射极和第二开关管的发射极相连构成极性反转逆变桥的负输入端，第一晶闸管的阴极和第一开关管的集电极相连构成极性反转逆变桥的正输出端，第二晶闸管的阴极和第二开关管的集电极相连构成极性反转逆变桥的负输出端，隔离变压器副边绕组的非同名端和截止二极管的阳极相连接，隔离变压器副边绕组的同名端、滤波电容的一端和极性反转逆变桥的负输入端相连接，截止二极管的阴极、滤波电容的另一端和极性反转逆变桥的正输入端相连接，输出滤波电路包括一个输出滤波电感和一个输出滤波电容，输出滤波电感的一端、输出滤波电容的一端和极性反转逆变桥的正输出端相连接，输出滤波电感的另一端和电网的一端相连接，电网的另一端、输出滤波电容的另一端和极性反转逆变桥的负输出端相连接，还包括隔离变压器辅助绕组和解耦电路，其中解耦电路包括解耦电感、解耦电容、两个解耦二极管和两个解耦开关管，第一解耦开关管的集电极、第一解耦二极管的阳极和直流电源的正极相连接，第一解耦二极管的阴极和隔离变压器原边绕组的同名端相连接，第一解耦开关管的发射极、第二解耦二极管的阴极和解耦电感的一端相连接，直流电源的负极、解耦电感的另一端、解耦电容的一端和隔离变压器辅助绕组的同名端相连接，隔离变压器辅助绕组的异名端和第二解耦开关管的集电极相连接，第二解耦开关管的发射极、解耦电容的另一端和第二解耦二极管的阳极相连接。