一种逆变电源装置及其控制方法_2

文档序号:9670314阅读:来源:国知局
例 L为开关周期。
[0050]当选择的电感L满足条件(3),向逆变电路12中的开关管施加相应的驱动控制信 号,得到的电感电流的波形如图2所示。使用电感L可W使逆变电源装置工作于不连续导 通模式,L为逆变电路12中开关管的一个开关周期,Tg=T。。巧。ff,T。。为开关管的导通时间, Twf为开关管的关断时间,在开关管导通的时间T。。,电感电流一直在上升,并且在开关管关 断时刻达到最大;在开关管关断时间Twf,电感电流开始下降,并且在开关管下一次开通时 刻t2之前的时刻tl下降为0。开关管的下个开关周期重复上述过程,通过电感L可W实 现逆变电源装置工作于不连续导通状态。此时,可W通过有效的控制开关管的开通时间T。。 和关断时间Lff,使tl和t2时刻之间有一定的时间裕量,实现开关管的零电流开通,达到软 开关的效果。
[0051] 电感L在电路中还起到滤波的作用,实际中一般选择在额定频率下,电感感抗的 标么值小于1%的电感以而一般磁忍磁路不闭合的空屯、电感的电感值一般比较小,因此, 所述电感L可W为磁忍磁路不闭合的空屯、电感。使用磁忍磁路不闭合的空屯、电感L还可W 有效地减小电感体积,降低磁忍损耗,即降低了铁磁损耗。
[0052] 可选的,如图1所示,所述装置还包括:
[0053] 第一电容CU第二电容C2、W及至少一个第S电容C3。
[0054] 所述第一电容Cl与所述第二电容C2串联组成串联电路,所述串联电路与所述直 流源11并联;
[0055] 所述第S电容C3的一端与所述逆变电路12的输出端相连,所述第S电容C3的另 一端与所述第一电容Cl和所述第二电容C2的连接端相连。
[0056] 第一电容Cl和第二电容C2可W稳定逆变过程直流源12两端的电压,确保装置可 靠工作。第=电容C3起滤波作用,图1中示例性的设置3个滤波电容C3,可W滤除逆变电 路12输出端的部分谐波。
[0057] 本实施例中逆变电路为=相逆变桥电路,示例性的设置=个电感L和=个电容 C3,每一相都有一个电感L和电容C3。当逆变电路12的形式改变时,可W相应的设置电感 L和电容C3的个数。
[005引本实施例提供的技术方案,采用小电感(如磁忍磁路不闭合的空屯、电感)来缩小 电感体积,提高功率密度,同时大幅降低或消除了磁忍损耗;并且使逆变电源工作于不连续 导通模式,可W在无需外加谐振电路的情况下实现了逆变电路中功率开关器件的软开关, 大幅减小了开关损耗,从而可W大幅减小散热器的体积和重量,有效地提高了逆变电源装 置的功率密度。 阳059] 实施例二
[0060] 图3是本发明实施例二提供的一种逆变电源装置的调制控制单元的结构示意图。 参见图3,在上述实施例一的基础上,所述调制控制单元210包括:
[0061] 电流控制子单元211,用于根据所述电流信号从峰值下降至零点的过零时间,控制 所述PWM驱动控制信号的低电平时长,W使电感电流始终处于不连续状态;
[0062] 电压控制子单元212,用于根据所述电压信号与标准正弦波电压信号的比较结果, 控制所述PWM驱动控制信号的高电平时长,W使电感电流始终处于不连续状态;
[0063] 其中,所述PWM驱动控制信号的低电平用于控制开关管断开,高电平用于控制开 关管导通,所述PWM驱动控制信号分别控制所述逆变电路中上下开关管导通和关断。
[0064] 电流控制子单元根据电流信号来控制PWM驱动控制信号,主要是为了确保在电感 电流为0时开通逆变电路中的功率管,即根据电流信号从峰值下降至零点的过零时间,控 制所述PWM驱动控制信号的低电平时长,可W使电感电流从0安培开始变化,并在逆变电路 中开关管的开关周期结束之前回到0安培。 W65] 示例性的,参见图4,电压电流采样单元输出PWM驱动控制信号,功率电路中开关 管在to时刻开通,tO-tl时间开关管处于开通状态,电感电流在tO-tl时间从O开始上升, 在tl时达到峰值,tl为开关管关断时刻。在tl时刻电感电流不能突变,方向也没有改变, 电感电流开始下降,在t2时刻下降为0,在t2时刻开关管的下个开关周期还没有开始,对于 逆变桥电路,在tl-t2时间,上下两个开关管都处于关断状态,可通过开关管的反并联二极 管续流。tl-t2为电流信号从峰值下降至零点的过零时间,tl-t3为PWM驱动控制信号的低 电平时长,电流控制子单元可W根据电流信号从峰值下降至零点的过零时间控制tl-t3的 时间,W使电感电流始终处于不连续状态,即在t2-t3时间电感电流为零,相邻两个控制周 期之间,电感电流始终断续。在t3时刻,开关管进入下一个开关周期,开关管再次导通。此 时,由于电感电流为零,开关管开通过程的电流为零,可W实现开关管的无损耗开通,实现 软开关效果,降低了开关管的开通损耗。t4时刻W后的时间逆变电路中的开关器件重复上 述状态的变化。上述过程表明通过控制PWM驱动控制信号的低电平时长,可W实现开关管 的软开关。
[0066] 使用电感可W使逆变电路工作于不连续导通模式,在此基础上控制开关管的导通 时间和关断时间可W实现开关管的无损耗开通。在应用中,逆变电源装置一般是需要输出 正弦波电压,电压控制子单元根据电压信号与标准正弦波电压信号的比较结果,控制所述 PWM驱动控制信号的高电平时长,可W使逆变电源装置输出正弦波电压。当需要输出其他类 型的信号时,可W将电压信号与相应的调制信号进行比较,通过相应的控制算法,控制PWM 驱动控制信号的占空比。
[0067] 本实施例提供的技术方案,电流控制子单元通过控制输出PWM控制信号的低电平 时长,使逆变电源工作于不连续导通模式,在无需外加谐振电路的情况下实现了逆变电路 中功率开关器件的软开关,减小了开关损耗;电压控制子单元根据电压信号与标准正弦波 电压信号的比较结果,控制所述PWM驱动控制信号的高电平时长,使逆变电源装置输出标 准的正弦波电压,使逆变电源能够向任意负载提供标准正弦波供电电压。 W側实施例S
[0069] 图5是本实施例提供的一种逆变电源装置的电压控制子单元的控制结构示意图。 在上述实施例二的基础上,所述电压控制子单元具体用于:
[0070] 将所述电压信号与所述标准正弦波电压信号进行比较,确定差值;
[0071] 若所述差值大于设定阔值,则根据差值方向和差值大小,提高或者降低所述设定 PWM驱动控制信号的高电平时长。
[0072] 其中,使用标准正弦波电压信号进行载波调制,可W使逆变电路输出标准的正弦 波。将电压信号与标准正弦波电压信号进行比较,确定差值;则根据差值方向和差值大小, 提高或者降低所述设定PWM驱动控制信号的高电平时长,可W调整PWM驱动控制信号的占 空比,W使二者之间差值消除,确保逆变电路输出标准的正弦波电压。具体地,参见图5,可 W在开关管的第k个开关周期的开始中,通过将向负载输出的电压采样信号U。化)与参考 指令电压Uf化)比较,确定差值,根据差值计算所对应输出的开关管的占空比d(k)的大小, 并根据控制信号d(k)控制开关器件动作,电压采样信号可通过电压电流采样单元获取。其 中,占空比为在开关管的每个开关周期中,电感电流持续上升的时间占整个开关周期的比 例。
[0073] 本实施例提供的技术方案,可W实现逆变电电路中开关管软开关,并且使逆变电 路输出标准的正弦波电压,使逆变电源能够向任意负载提供标准正弦波供电电压。
[0074] 实施例四
[0075] 图6是本发明实施例四提供的一种逆变电源装置的控制方法的流程示意图。所述 方法可W由上述任意实施例中的逆变电源装置来执行,具体可由调制控制单元执行。参见 图6,本实施例提供的逆变电源的控制方法具体包括:
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