一种纹波抑制型反激并网逆变器及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种纹波抑制型反激并网逆变器及其控制方法，属于隔离、微型、并网 逆变器，其利用增加的辅助电路来实现低频电流纹波的抑制。
【背景技术】
[0002] 在新能源及其它分布式发电系统中，为获得负载所需的高压交流电，逆变器一般 都带有前级直流变换器。对于这种系统，输出功率中含有的两倍输出频率功率脉动反馈到 直流输入侧表现为低频电流纹波，影响蓄电池、燃料电池等输入源的使用寿命，严重时会影 响直流输入电源系统的稳定性。虽然这种低频纹波可以用大电解电容来滤除，但在高温工 作条件下，电解电容长时间频繁的充放电会导致其使用寿命下降，所以考虑到逆变器的使 用寿命和功率密度，不推荐使用电解电容。在电路中接入LC谐振电路，通过将谐振电路频 率设计为两倍输出频率，也可以滤除两倍功率纹波，但所需的电感和电容体积都比较大，降 低了系统的可靠性和功率密度。总而言之，这些常用的依靠无源器件来滤除功率纹波的方 法，往往都存在着体积大、成本尚等问题。为此，一些学者也在探索其它方法，除了改进电路 拓扑外，也提出了新颖的控制策略，不仅可以滤除功率纹波，也可以减小容值以便使用其它 更长寿命电容，例如薄膜电容等。
【发明内容】
[0003] 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纹波抑制型反激 并网逆变器及其控制方法，既实现了单级并网，又抑制了直流输入侧低频电流纹波。
[0004] 本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
[0005] -种纹波抑制型反激并网逆变器，包括直流电源、输入电容、原边开关管、隔离变 压器、副边开关管、副边二极管、滤波电路、电网及有源辅助电路；其中有源辅助电路包括解 耦电容、两个辅助开关管及两个辅助二极管，直流电源的正极、输入电容的一端、隔离变压 器原边绕组同名端、第一辅助开关管的发射极和第一辅助二极管的阴极相连接，直流电源 的负极、输入电容的另一端和原边开关管的发射极相连接，隔离变压器原边绕组的异名端、 原边开关管的集电极、第二辅助二极管的阳极和第二辅助开关管的集电极相连接，第二辅 助开关管的发射极、辅助电容的一端和第一辅助二极管的阳极相连接，辅助电容的另一端、 第一辅助开关管的集电极和第二辅助二极管的阴极相连接；隔离变压器副边绕组包括两个 绕组，副边开关管包括两个开关管，副边二极管包括两个二极管，第一副边绕组的非同名接 第一副边二极管的阳极，第一副边二极管的阴极接第一副边开关管的集电极，第一副边开 关管的发射极、第二副边开关管的集电极、滤波电容的一端和滤波电感的一端相连接，第二 副边开关管的发射极接第二副边开关管的阳极，第二副边开关管的阴极接第二副边绕组的 同名端，第二副边绕组的非同名端、第一副边绕组的同名端、滤波电容的另一端和电网的一 端相连接，电网的另一端接滤波电感的另一端。
[0006] -种纹波抑制型反激并网逆变器的控制方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤A，检测输入电压信号，输入电流信号，辅助电容电压信号，电网电压信号；
[0008] 步骤B，将步骤A得到的输入电压信号和输入电流信号接入MPPT模块，获得最大直 流输入功率；
[0009] 步骤C，将步骤A得到的辅助电容电压信号输入电压控制器，获得辅助电容电压扰 动信号；
[0010] 步骤D，将步骤A得到的电网电压信号输入PLL模块，获得与电网电压同频同相的 单位正弦波信号；
[0011] 步骤E，将步骤A得到的电网电压信号输入极性判断模块，获得极性判断信号；
[0012] 步骤F，将步骤B得到的最大直流输入功率，步骤C得到的辅助电容电压扰动信号， 步骤D得到的单位正弦波信号接入功率控制器，获得输入电流基准和原边电流基准；
[0013] 步骤G，将步骤E得到的极性判断信号，步骤F得到的输入电流基准和原边电流基 准接入PWM模块，获得原边开关管的驱动信号、辅助开关管的驱动信号和副边开关管的驱 动信号；
[0014] 步骤H，将步骤G得到的原边开关管的驱动信号、辅助开关管的驱动信号和副边开 关管的驱动信号接入DC-AC逆变器主电路，从而控制逆变器按要求工作。
[0015] 有益效果：
[0016] 本发明披露了一种纹波抑制型反激并网逆变器及其控制方法，其抑制了直流电源 输入侧低频纹波电流，能延长系统的使用寿命。本发明与原有技术相比的主要技术特点是， 通过在反激变换器原边加入辅助电路来处理功率脉动使输入电流基本不含有低频纹波，避 免在直流输入侧使用体积大、可靠性低的电解电容。
【附图说明】
[0017] 附图1是本发明的一种纹波抑制型反激并网逆变器主电路及其控制方法的结构 示意图。
[0018] 附图2是本发明的一种纹波抑制型反激并网逆变器进一步等效电路图。
[0019] 附图3是本发明的一种纹波抑制型反激并网逆变器主要工作波形示意图。
[0020] 附图4~附图9是本发明的一种纹波抑制型反激并网逆变器的各开关模态示意 图。
[0021] 附图10是本发明应用于110V/50HZ交流电网的输入电流、辅助电容电压、副边电 流、电网电压及并网电流的仿真波形。
[0022] 上述附图中的主要符号名称A、电源电压。Q、输入电容。Sp、原边开关管。S sl、 Ss2、均为副边开关管。Sxl、Sx2、均为辅助开关管。Dxl、D x2、均为辅助二极管。Dsl、Ds2、均为副 边二极管。Cx、辅助电容。T、隔离变压器。Np、Nsl、Ns2、隔离变压器绕组。L"、隔离变压器激 磁电感。Lf、滤波电感。Cf、滤波电容。vx、辅助电容电压。v g"d、电网电压。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：
[0024] 附图1是一种纹波抑制型反激并网逆变器主电路及其控制方法的结构示意图。所 述逆变器主电路由直流电源、输入电容、原边开关管、隔离变压器、副边开关管、副边二极 管、滤波电路、电网、辅助开关管、辅助二极管及辅助电容组成。sp是原边开关管，Ci是输入 电容，Sxl、Sx2是辅助开关管，D xl、Dx2是辅助二极管，C x是辅助电容，T是隔离变压器，S sl、Ss2是副边开关管，Dsl、Ds2是副边二极管，L f是输出滤波电感，C f是输出滤波电容。由于隔离变 压器类似于一个具有特定激磁电感的理想变压器，为了便于分析，可将附图1等效为附图2 所示的电路。
[0025] 检测输入电压信号Vp输入电流信号I;，辅助电容电压信号vx，电网电压信号￥ (?1^; 将输入电压信号VJP输入电流信号I i接入MPPT模块，获得最大直流输入功率P 1;将辅助电 容电压信号￥)!输入电压控制器，获得辅助电容电压扰动信号△ V ^将电网电压信号V gl4d输 入PLL模块，获得与电网电压同频同相的单位正弦波信号sin ω t ;将电网电压信号Vld输 入极性判断模块，获得极性判断信号polarity ;将最大直流输入功率Pi，辅助电容电压扰动 信号A Vx和单位正弦波信号sin cot接入功率控制器，获得输入电流基准I lraf和原边电流 基准ip_raf;将极性判断信号polarity，输入电流基准I l raf和原边电流基准i 接入PWM 模块，获得原边开关管的驱动信号Sp、辅助开关管的驱动信号Sxl/Sx2和副边开关管的驱动 信号Ssl/Ss2;将原边开关管的驱动信号Sp、辅助开关管的驱动信号S xl/SxjP副边开关管的 驱动信号Ssl/Ss2接入DC-AC逆变器主电路，从而控制逆变器按要求工作。
[0026] 下面以附图2所示的等效后的主电路结构，结合附图3~附图9叙述本发明的