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逆变器输出电压直流分量产生原因与抑制方法

逆变器输出电压直流分量产生原因与抑制方法

  逆变器输出电压直流分量产生原因与抑制方法陈良亮。肖览。胡文嬴严仰光南京航空航天大学,江苏南京210016常含有的不能满足要求的直流分量。详细分析了产生逆变器输出电压直流分量的几种原因,介绍了减小逆变器输出电压直流分量的方法。理论分析和试验结果证明态滞环控制逆变器输出电压直流分量的变化量与其基准正弦波直流分量的变化量成正比同时,运算放大器的零点漂移开关管属性不致等因素对逆变器输出电压直流分量也有较大影响。

  1引言随打电力电子技术的飞速发展以及柬仆,电气设备控制性能要求的提,逆变技术的应用日益广泛。其中基于电压电流双闭环瞬时反馈控制技术可也性,1旧于实现并联的特点而在中小;逆变器中得到了广泛应用,然而,由于态滞环控制逆变器基准正弦波的直流分量控制电路中运算放大器的零点漂移开关管本身及其驱动屯路+致等原因。致使逆变器输出电压产生直流分量。根据美国国家军标河儿5丁0704逆变器输出屯压为5400出,输出电压的直流分量应小于±100对于通常分量通常达到30这会对电源系统本身和用电设备产生不利影响。此外,在不加输出隔离德州变压器基金项目获中国航空科学基金资助编号0卟52032定稿日期20030331究生。吁究方向电电子技术线的阻抗很小,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,使逆变器各模块间不能均分负载,降低了并联系统的可靠性23.因此,有必要研宄逆变器输出电压直流分量产生的原因,从而找到减小或者消除直流分量的方法。

  2态滞环控制逆变器的结构与工作原理态滞环控制逆变器的结构1=其主要特点是利用滞环宽度和反馈电流积分速率即斜波函数相比较址调制来控制逆变器开泠管作,兼有调频和调幅的些特征。其工作原理是电流内环对逆变器输出滤波电感电流进行调节控制吏之接近屯流给定口妤从而提系统的动态性能;电压外环将基准正弦波队和逆变器输出反馈电压产生的误差信号经比例积分运算后作为电流内环的给定,从而达到松吒的的,他系统具有优良的咆气性能。

  3态滞环控制逆变器输出电压产生直流分量的几种原因态滞环控制逆变器输出交流电压产生直流分量的主要原因有逆变器基准正弦波含有直流分量;3器控制电路中运算放大器的零点漂移;开关管自身特性及其驱动信号不致等。下面分别加以分析。

  3.1基准正弦波直流分量对逆变器输出电压直流分量的影响1设电流内环的所有器件都是理想器件,此时逆变器电流内环以等效为个电流受控放大器,电流内环的传递函数,等效为比例系数人这样态滞环抟制逆变器1以等效为1线性系统。系统的闭环传递闲数为令。

  0,得到系统对直流电庄的传递函数为电压的直流分量上式结果说明。7态滞环控制逆变器输出电卡直流分量的变化量与基准正弦波的直流分量的变化量成正比,且其比例系数是逆变器输出电压反馈系由4,18九级约翰逊计数器加权电阻及0及4和反相器构成阶梯波合成电路,用以产生18级阶梯波形。阶梯波合成电路产生的基准正弦波含有很大的直流分量和高次谐波,必须用滤波电路来消除高次谐波和直流分量。如果隔直电容,5选取无漏电流量。这样,基准正弦波的直流分量的大小就取决于有源滤波电路中运算放大器的零点漂移的大小。由于态滞环逆变器电压环的反馈系数较小,由式2变器输出屯报产生较太直流分量闪此。要减小逆变器输出电压的直流分量,有源滤波电路必须选用零点漂移较小的运兑放大器。

  3.2运算放大器的零点漂移对逆变器输出电压直流分量的影响由1可知,逆变器的控制电路中使用了,1调节器和电流误差放大器。1功能是通过运算放大器和电肌电容完成的这两个运算放大器的零点漂移也会使逆变器输出电压产生直流分量。现假设由于1调节器中运算放大器的零点漂移使得电流内环给定4含有直流分量咖令0由1可得系统对4的闭环传递函数为对尸所介绍的态滞环控制逆变器,人=数的倒数。

  现有的基准正弦波产生电路大多利用4018可预置1计数器构成4这种方法以其价格低廉电路简单等特点得到了较广泛的应用,其原理2所小,振荡分频阶梯波合成有源滤波电路该基准正弦波产生电路由振荡分频阶梯波合成和有源滤波电路部分组成振荡分频电路山4060及外围器件穴52及晶振构成5产生频率为900出的振荡信号送到阶梯波合成电路。

  引于运算放大器的零点漂移通常小0,1因此理论态滞环控制逆变器的这种双闭环控制方法对由运算放大器的零点漂移造成的输出电压直流分,有较强的抑制能力。实际上。山逆变器的电流内环是个典型的存在死区的非线性系统,它力,使得运算放大器的零点漂移对逆变器输出电压1流分量有人影响。

  3.34个功率开关管驱动信号及开关管特性不致对逆变输出电压直流分量的影响态滞环控制型逆变器是种全桥变换器,其2线5基木1为条直线。且行,说明态滞环控制型逆变器输出电压直流分量正比,且其比例系数是电压环反馈系数的倒数。因此,可以通过调节逆变器基准电压的直流分量来抑制逆变器输出电压的直流分量。

  基准正弦波直流分置mV 5结论详细地分析了态滞环控制逆变器输山交流电压产生直流分量的原因,并提出了相应的消除和抑制措施基准正弦波产生电路中的滤波屯路部分应选无漏电流的电容及零点漂移比较小的运算放大沿,减小其至消除基准正弦波的直流分控制电路比例积分电路冲应选用零点漂移和温度漂移比较小的运算放大器;逆变器中各开关晶体管的通态压降等参数及其驱动电路应尽保持致,n鼠。胡文斌。站厂从控制的逆变器并联系统研究尔南大学学报然科学版。2,2 4 n炭。1仰光。胡敏灿。种单相和相基准正弦波发生器电力电子技术。1叭7.3123738.

  原理32由于逆变桥功率开关管的离散性,其开关速度饱和压降存储时间不完全相同。

  同时,由于电路的其他些非理想因素,如驱动信号传输时间的差异,使得个工作周期中两个逆变桥臂中点正负电压伏秒积不等于零,从而使得逆变器输出电压含有直流分量。不失般性现假设开关符3,4的总导池压降为3,开关管52.心正的直流分量。由1的态滞环控制逆变器结构框可知,此时电压!调节器会输出含有负直流分量的交流电压作为电流内环的给定,使得滤波电感产生负的直流电流,逆变器输出电压直流分量降低,从而抑制开关管属性不致对逆变器输出电压直流分量的影响。因此,态滞环控制逆变器对由于开关管属性不致等原因造成的直流环流也有抑制能力。

  心13态滞环逆变器原理4试验结果试验装聊为台采输出电压和滤波电感电流双闭环瞬时反馈控制技术的态滞环控制型逆变器逆变器主要参数力直流输电压。1改变逆变器范准正弦波产生吧路滤波器的参数使逆变器难准正弦波含有直流分量。测得此时逆变器输出电压直流分量与基准正弦波直流分量的关系如阁4,阁中51为理想的关系曲线。

  是实际的关系曲线,其斜率为火=1尺=69.18.

  由阁4可以得出如下结论1逆变器基;1;止弦波直流分;为零时,逆受;S输出电压直流分量为210.341.这是由于逆变器控制电路中运财大器的零点漂移和开又丑特性及其驱动信号不致所致,验证了理论分析的正确性;

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