专利名称：输出直流分量主动控制逆变器及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种主动控制逆变器及其控制方法，尤其涉及一种输出直流分 量主动控制逆变器及其控制方法。
背景技术：
在现代生产生活中，随着电力电子技术的发展，逆变技术被广泛地应用于 各种电力电子系统供电设备，以满足用电负载对供电质量的各类要求。作为理 想交流供电电源的逆变电路的输出电压应为正弦波，不含有直流分量。但实际 上，由于逆变器控制电路中运算放大器的零点漂移，开关管本身及其驱动电路 不一致等原因会使逆变器输出电压产生直流分量。根据美国国家军用标准
MIL-STD-704E，逆变器输出电压为115V/400Hz时，输出电压的直流分量应小 于土100mV。
在输出带低频隔离变压器的场合，如果直流分量超过一定值，就会造成隔 离变压器饱和，导致系统过流保护，甚至损坏功率器件。在输出不带低频隔离 变压器的场合，直流分量将直接对负载供电。对于非线性负载，直流分量将会 造成电流的严重不对称，损坏负载。同时，在逆变器直接并联系统中，由于逆 变器各模块间连线的阻抗很小，各模块输出电压较小的直流分量差也会造成较 大的直流环流，使逆变器各模块不能均分负载，降低了并联系统的可靠性。因 此有必要找到减小或者消除逆变器输出电压直流分量的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷提出一种输出直流 分量主动控制逆变器及其控制方法。
本发明输出直流分量主动控制逆变器，其特征在于包括直流分量采样电 路、直流分量调节电路、电压环、电流采样电路、电流环、PWM驱动电路、 DC-AC逆变器、电压采样电路和电源，其中DC-AC逆变器的输出端分别接电
3流采样电路的输入端、电压采样电路的输入端和直流分量采样电路的输入端， 直流分量采样电路的输出端接直流分量调节电路的输入端，电压采样电路的输 出端和直流分量调节电路的输出端分别接电压环的输入端，电压环的输出端和 电流采样电路的输出端分别接电流环的输入端，电流环的输出端串接PWM驱
动电路后接DC-AC逆变器的输入端，电源的输出端接DC-AC逆变器的输入端。
所述的输出直流分量主动控制逆变器的控制方法，其特征在于，将DC-AC逆 变器的输出电压K。经过直流分量采样电路得到直流分量电压Vdp将直流分量电 压Vdi经过直流分量调节电路得到调节电压Vd2，将DC-AC逆变器的输出电压F。
经过电压采样电路得到釆样电压^，将所述调节电压Vd2、采样电压^和给定基
准电压J^/经过电压环得到电压误差信号Ve，采用电流采样电路采样DC-AC逆变 器的输出电流得到采样电流，将所述电压误差信号Ve和采样电流依次经过电流 环、PWM驱动电路得到PWM驱动信号输出至DC-AC逆变器。
本发明提出直接检测到输出电压有直流分量，对直流分量进行直接控制， 通过在电压环的基准电压上加一个与输出电压直流偏置方向相反的电压来消除 输出电压的直流分量，所以不受其他部分电路比如基准正弦电压中本来存在的 直流分量，逆变器功率开关管导通时间或器件参数的不一致性的影响，实现了 直流分量的精确检测与主动控制。
图h本发明整体结构图2: (a)是为115V输出逆变器系统未采用本发明时的直流分量波形和 输出电压波形状仿真结果(b)是115V输出逆变器系统采用了本发明时的直流分量波形和输 出电压波形状仿真结果图。
具体实施例方式
如图1所示。本发明输出直流分量主动控制逆变器，其特征在于包括直流 分量采样电路l、直流分量调节电路2、电压环3、电流采样电路4、电流环5、 PWM驱动电路6、 DC-AC逆变器7、电压采样电路8和电源，其中DC-AC逆 变器7的输出端分别接电流采样电路4的输入端、电压采样电路8的输入端和 直流分量采样电路l的输入端，直流分量采样电路1的输出端接直流分量调节 电路2的输入端，电压采样电路8的输出端和直流分量调节电路2的输出端分
4别接电压环3的输入端，电压环3的输出端和电流采样电路4的输出端分别接 电流环5的输入端，电流环5的输出端串接PWM驱动电路6后接DC-AC逆 变器7的输入端，电源的输出端接DC-AC逆变器7的输入端。
所述的输出直流分量主动控制逆变器的控制方法，其特征在于，将DC-AC 逆变器7的输出电压K经过直流分量采样电路l得到直流分量电压Vcn，将直流分 量电压Vdi经过直流分量调节电路2得到调节电压Vd2，将DC-AC逆变器7的输出电
压F。经过电压采样电路8得到采样电压^，将所述调节电压Vd2、采样电压Fy和给 定基准电压Ke/经过电压环3得到电压误差信号Ve，采用电流采样电路4采样
DC-AC逆变器7的输出电流得到采样电流，将所述电压误差信号Ve和采样电流依 次经过电流环5 、 PWM驱动电路6得到PWM驱动信号输出至DC-AC逆变器7。
其中直流分量采样电路l由第一电阻R^第二电阻R2、第一电容d、第 三电阻R3、第二电容C2组成。逆变器输出电压Vo连接到第一电阻I^、第二
电阻R2输入端，第一电阻&另一端接到地，第二电阻R2输出端和第一电容
Q、第三电阻R3输入端连接，第一电容d另一端接地，第二电容C2—端接到
地，第三电阻R3输出端和第二电容C2另一端连接，此连接点电压为直流分量
电压Vdl，实现滤除交流成份、提取直流分量信号的功能。直流分量调节电路 2由第四电阻R4、第五电阻R"第六电阻R6、第七电阻R7、第三电容Q和第 一运算放大器"组成。直流分量采样电路1采样到的直流分量电压Vdl经过第 四电阻R4接入到第一运算放大器Q的同相输入端，第六电阻&一端接在第一
运算放大器Q的反相输入端另外一端接地，第五电阻R5和第三电容C3串联后
跨接在第一运算放大器U,的反相输入端和输出端之间，第一运算放大器Q输
出端电压Vd2为直流分量补偿电压，第一运算放大器R输出端的Vd2直流分量
补偿电压通过第七电阻R7接到电压环3的同相输入端。
本发明将采样到的直流分量电压Vdl经过PI调节后的调节电压Vd2作为电
压环的一个给定电压，调节电压Vd2与另一个给定基准正弦电压Vref和输出电 压采样信号Vf进行比较，经过电压环3后产生电压误差信号Ve，电压误差信
号Ve与电流采样电路4采样到的电流信号进行比较，经过电流环5产生PWM 的控制信号，控制信号经PWM驱动电路6后，可直接控制逆变器2中功率管 的开通和关断来调节输出电压。当输出电压有直流分量时，会在直流分量调节 电路的输出端产生一个补偿信号即调节电压Vd2，经过逆变器的闭环调节系统 实现输出电压直流分量的消除。
如图2 ( a)所示，为115V输出逆变器系统未采用本发明时的直流分量波形和输出电压波形状仿真结果。此波形是在基准正弦电压里加入一定的直流偏 置后得到的输出电压和直流分量。
如图2 ( b)所示，为115V输出逆变器系统采用了本发明时的直流分量波 形和输出电压波形状仿真结果。可以看出本发明的电路纠正了基准正弦电压里 加入一定的直流偏置造成的直流分量，使得输出电压的直流分量变得很小，输 出电压的THD为0.54%,输出电压的直流分量几乎为零，输出电压波形质量 高，直流分量消除效果明显，说明本发明提出的逆变器输出直流分量主动控制 的方法简单。
权利要求
1.一种输出直流分量主动控制逆变器，其特征在于包括直流分量采样电路(1)、直流分量调节电路(2)、电压环(3)、电流采样电路(4)、电流环(5)、PWM驱动电路(6)、DC-AC逆变器(7)、电压采样电路(8)和电源，其中DC-AC逆变器(7)的输出端分别接电流采样电路(4)的输入端、电压采样电路(8)的输入端和直流分量采样电路(1)的输入端，直流分量采样电路(1)的输出端接直流分量调节电路(2)的输入端，电压采样电路(8)的输出端和直流分量调节电路(2)的输出端分别接电压环(3)的输入端，电压环(3)的输出端和电流采样电路(4)的输出端分别接电流环(5)的输入端，电流环(5)的输出端串接PWM驱动电路(6)后接DC-AC逆变器(7)的输入端，电源的输出端接DC-AC逆变器(7)的输入端。
2. —种基于权利要求l所述的输出直流分量主动控制逆变器的控制方法， 其特征在于，将DC-AC逆变器(7)的输出电压Fo经过直流分量采样电路(1) 得到直流分量电压Vcn，将直流分量电压Vd,经过直流分量调节电路(2)得到调 节电压Vd2，将DC-AC逆变器(7)的输出电压F。经过电压采样电路(8)得到采 样电压F"将所述调节电压Vd2、采样电压K/和给定基准电压^^S过电压环(3) 得到电压误差信号Ve，采用电流采样电路(4)采样DC-AC逆变器(7)的输出 电流得到采样电流，将所述电压误差信号Ve和采样电流依次经过电流环(5)、 PWM驱动电路(6)得至I」PWM驱动信号输出至DC-AC逆变器(7)。
全文摘要
本发明公布了一种输出直流分量主动控制逆变器及其控制方法，属主动控制逆变器及其控制方法。本发明所述逆变器包括直流分量采样电路、直流分量调节电路、电压环、电流采样电路、电流环、PWM驱动电路、DC-AC逆变器、电压采样电路和电源。本发明所述方法将逆变器交流输出电压经过由两级RC低通滤波器组成的直流分量采样电路得到直流分量，直流分量经过一个由PI调节器组成的直流分量调节电路形成直流分量补偿电压，该电压与基准正弦电压一起作为逆变器件的给定信号。本发明电路结构简单、方便、可靠，实现了直流分量的精确检测与调节。
文档编号H02M7/539GK101567638SQ200910028348
公开日2009年10月28日 申请日期2009年1月14日 优先权日2009年1月14日
发明者翔 邓, 龚春英 申请人:南京航空航天大学