中心议题:
- 逆变器的输入特性研究
- 逆变器输入电流对与其连接的直流电源的影响
解决方案:
1 概述
随着各种各样的逆变电源的应用越来越广泛,对逆变器的研究也日益深入。目前,应用最多的为输出工频220V的逆变器,它广泛应用在各种不间断电源(UPS)、小型太阳能逆变电源及通讯用逆变电源中。
现在的逆变器一般都带有前级DC/DC变换器,原因包括以下几个方面:
(1)为了达到交流220V的输出,逆变器直流侧输入电压幅值至少为315V。除很少数情况外,一般逆变电源的输入电压都远低于此值。这样,为了达到输入输出电压的匹配,增加一级DC/DC升压电路。
(2)一般电源都要求输入输出电气隔离。一种方法是在交流输出侧采用工频变压器隔离,但这样做增加了电源本身的体积和成本。另一种方法就是增加一级DC/DC隔离变换器。由于采用高频隔离,大大降低了电源的体积和成本。
(3)大多数逆变电源的输入为交流电网。如果采用直接整流滤波的方式,输入功率因数很低。为了提高输入功率因数,逆变器前级需要增加功率因数校正电路。
(4)在一些对输出电压质量要求不是太高的的场合,如家用太阳能、风能逆变电源,为了降低成本,提高可靠性,逆变器本身采用开环控制。为了达到输出稳压的目的,要求逆变器的输入电压是非常稳定的直流电压。这样,逆变器前级必须是闭环控制的DC/DC稳压变换器。
对于直流变换器来说,逆变器是一个特殊的非线性负载,它直接影响前级DC/DC变换器的稳压效果。反过来,又进一步影响到逆变器的交流输出效果。本文针对所研制的小型太阳能、风能逆变电源,研究了两级变换器连接中存在的问题,提出了一种实用的解决方法。
2 逆变器的输入特性研究
典型的逆变器主电路结构如图1所示。
图1典型逆变器电路结构
为了减小输出谐波,逆变器一般都采用双极性SPWM调制,即逆变桥的对管是互补高频开通和关断的。由于后级滤波电感Lf存在,电感电流为输出低频交流电,每半个周波内电感电流iL方向保持不变。这样就造成逆变桥输入电流为高频交变电流,具体如下:当iL为正时,S2、S3导通输入电流iin为正,S1、S4导通输入电流iin为负;当iL为负时,S2、S3导通输入电流iin为负,S1、S4导通输入电流iin为正。各电流波形与驱动脉冲的对应关系如图2所示。
(a)输出电感电流 (b)SPWM波 (c)输入电流
图2逆变器输入输出电流与驱动脉冲对应图