一种具有无功能量吸收装置的正弦波差频逆变器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及具有高频环节的正弦波逆变器变换理论与技术，具体属于一种具有无 功能量吸收装置的正弦波差频逆变器。
【背景技术】
[0002] 带高频环节的逆变器采取高频变压器取代中（工）频变压器，可以极大地减小逆 变器体积、重量，降低成本，而且还能改善逆变器性能，提高逆变器的适应范围。目前，高频 链逆变技术主要包括以下几类：单（双）向电压源高频环节逆变技术、高频脉冲直流环节逆 变技术、谐振式双向电压源高频环节逆变技术、电流源高频环节逆变技术和直流变换器型 高频环节逆变技术。正弦波差频逆变器作为一种新颖的高频链逆变模式，采取高频谐振技 术，可实现逆变器的开关器件软开关工作环境，提高逆变器效率，降低系统的电磁干扰；同 时，还可以实现较宽范围的频率变换，这种特性是其他类型高频链逆变技术无法比拟的。其 在军用电站、新能源发电等领域有广泛的应用前景。
[0003] 在现有技术中，高频链逆变器普遍采用将负载无功能量回馈至直流母线上的方 式，然而，这种方式对于具有高频环节的正弦波差频逆变器并不适用。后者的调制波形更为 特殊，无功能量直接回馈至电压母线会造成波形严重畸变；而且，其次级解调过程中强制中 断输出回路电流会出现电压过冲、损坏逆变器及影响波形质量等突出问题。这些问题制约 着该逆变器负载适应能力，影响该类技术的推广。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是：提供一种具有无功能量吸收装置的正弦波差频逆变 器，能够提高正弦波差频逆变器的负载适应能力，电能变换效率更高，并且避免检测电流过 零点造成的控制不确定性。
[0005] 本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种正弦波差频逆变器的无功 能量吸收装置，其特征在于：它包括无功能量泄放电路、无功储能元件、无功能量回馈装置 和回馈控制电路；其中，无功能量泄放电路用于获取负载无功能量、并存储在无功储能元件 中，无功能量回馈装置的输入端与无功储能元件并联，将无功储能元件中的能量反馈给直 流母线；回馈控制电路用于实现无功储能元件两端电压对正弦波差频调制波全波整流后电 压波形的跟踪，输出无功能量回馈装置的控制信号。
[0006] 按上述方案，所述的无功能量回馈装置包括电流断续式反激变换器，所述的回馈 控制电路通过滞环比较器实现无功储能元件两端电压对全波整流后电波形压的跟踪，输出 电流断续式反激变换器的控制信号。
[0007] 按上述方案，所述的无功储能元件串联隔离二极管后并联在全波整流电路与解调 器之间。
[0008] 按上述方案，正弦波差频逆变器包括解调逆变器，解调逆变器包括四个首尾顺次 连接的开关管S1~S4构成的正负变换逆变桥，所述的无功能量泄放电路包括四个无功能 量回馈引流二极管VD1~VD4，其中VD2和VD4分别与S2和S4并联，VD1和VD3的正极分别与正 负变换逆变桥的输出端连接，VD1和VD3的负极均与所述的无功储能元件的输入端连接。
[0009] -种具有无功能量吸收装置的正弦波差频逆变器，其特征在于：它包括依次连接 的正弦波差频调制波形变换器和周波变流器，其中周波变流器包括前端的全波整流电路和 后端的解调逆变器，解调逆变器包括四个首尾顺次连接的开关管S1~S4构成的正负变换 逆变桥；它还包括无功能量吸收装置，从解调逆变器的输出端获取负载无功能量进行存储， 在对正弦波差频调制波全波整流后电压波形的跟踪的前提下，将存储的能量反馈给直流母 线。
[0010] 按上述正弦波差频逆变器，所述的无功能量吸收装置包括无功能量泄放电路、无 功储能元件、无功能量回馈装置和回馈控制电路；其中，无功能量泄放电路用于获取负载无 功能量、并存储在无功储能元件中，无功能量回馈装置的输入端与无功储能元件并联，将无 功储能元件中的能量反馈给直流母线；回馈控制电路用于实现无功储能元件两端电压对正 弦波差频调制波全波整流后电压波形的跟踪，输出无功能量回馈装置的控制信号。
[0011] 本发明的有益效果为：
[0012] 1、通过采用本发明装置，对正弦波差频调制波全波整流后的电压波形进行跟踪， 保证无功能量回馈期间的输出电压质量，提高了逆变器的负载适应能力，并且能防止波形 的严重畸变，提高了波形质量和解调安全性；将负载无功能量回馈给直流母线，补充下一周 期逆变器向负载提供的能源，提高了效率。
[0013] 2、具体的采用电流断续式反激变换器作为能量回馈电路，结构简单、控制方便。
[0014] 3、提出了新的周波变流器电路，该电路无中间储能环节，不需要检测输出电流、电 压相位，避免了电流过零点毛刺造成的检测不确定性。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明一实施例的拓扑结构图。
[0016] 图2为波形变换原理图，其中，（a)为波形变换电路，（b)为波形变换时序。
[0017] 图3为无功能量回馈装置的电路图。
[0018] 图4为回馈控制电路的框图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合具体实例对本发明做进一步说明。
[0020] -种具有无功能量吸收装置的正弦波差频逆变器，如图1所示，它包括依次连接 的正弦波差频调制波形变换器和周波变流器，其中周波变流器包括前端的全波整流电路 (图1中的I部分）和后端的解调逆变器（图1中的III部分），解调逆变器包括四个首尾顺 次连接的开关管S1~S4构成的正负变换逆变桥；它还包括无功能量吸收装置，从解调逆变 器的输出端获取负载无功能量进行存储，在对正弦波差频调制波全波整流后的电压波形进 行实时跟踪的前提下，将存储的能量反馈给直流母线。所述的无功能量吸收装置包括无功 能量泄放电路、无功储能元件、无功能量回馈装置和回馈控制电路；其中，无功能量泄放电 路用于获取负载无功能量、并存储在无功储能元件中（图1中II部分），无功能量回馈装置 (图1中的IV部分）的输入端与无功储能元件并联，将无功储能元件中的能量反馈给直流 母线；回馈控制电路用于实现无功储能元件两端电压对正弦波差频调制波全波整流后的电 压波形的跟踪，输出无功能量回馈装置的控制信号。
[0021] 所述的无功能量回馈装置包括电流断续式反激变换器，如图3所示，本实施例中， 电流断续式反激变换器与无功储能元件（本实施例中为电容C)并联，输出接入直流母线； 所述的回馈控制电路如图4所示，通过滞环比较器实现无功储能元件两端电压％对全波整 流后的电压Vin的跟踪，输出电流断续式反激变换器的控制信号。
[0022] 优选的，无功储能元件串联隔离二极管VD5后并联在全波整流电路与解调器之间， 隔离二极管VD5