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  • 逆變器輸出電壓直流分量產生原因與抑制方法

    2015年08月22日

    逆變器輸出電壓直流分量產生原因與抑制方法陳良亮。肖覽。胡文嬴嚴仰光南京航空航天大學,江蘇南京210016常含有的不能滿足要求的直流分量。詳細分析了產生逆變器輸出電壓直流分量的幾種原因,介紹了減小逆變器輸出電壓直流分量的方法。理論分析和試驗結果證明態滯環控制逆變器輸出電壓直流分量的變化量與其基準正弦波直流分量的變化量成正比同時,運算放大器的零點漂移開關管屬性不致等因素對逆變器輸出電壓直流分量也有較大影響。

      1引言隨打電力電子技術的飛速發展以及柬仆,電氣設備控制性能要求的提,逆變技術的應用日益廣泛。其中基于電壓電流雙閉環瞬時反饋控制技術可也性,1舊于實現并聯的特點而在中;逆變器中得到了廣泛應用,然而,由于態滯環控制逆變器基準正弦波的直流分量控制電路中運算放大器的零點漂移開關管本身及其驅動屯路+致等原因。致使逆變器輸出電壓產生直流分量。根據美國國家軍標河兒5丁0704逆變器輸出屯壓為5400出,輸出電壓的直流分量應小于±100對于通常分量通常達到30這會對電源系統本身和用電設備產生不利影響。此外,在不加輸出隔離變壓器基金項目獲中國航空科學基金資助編號0卟52032定稿日期20030331究生。吁究方向電電子技術線的阻抗很小,各模塊輸出電壓較小的直流分量差也會造成較大的直流環流,使逆變器各模塊間不能均分負載,降低了并聯系統的可靠性23.因此,有必要研宄逆變器輸出電壓直流分量產生的原因,從而找到減小或者消除直流分量的方法。

      2態滯環控制逆變器的結構與工作原理態滯環控制逆變器的結構1=其主要特點是利用滯環寬度和反饋電流積分速率即斜波函數相比較址調制來控制逆變器開泠管作,兼有調頻和調幅的些特征。其工作原理是電流內環對逆變器輸出濾波電感電流進行調節控制吏之接近屯流給定口妤從而提系統的動態性能;電壓外環將基準正弦波隊和逆變器輸出反饋電壓產生的誤差信號經比例積分運算后作為電流內環的給定,從而達到松吒的的,他系統具有優良的咆氣性能。

      3態滯環控制逆變器輸出電壓產生直流分量的幾種原因態滯環控制逆變器輸出交流電壓產生直流分量的主要原因有逆變器基準正弦波含有直流分量;3器控制電路中運算放大器的零點漂移;開關管自身特性及其驅動信號不致等。下面分別加以分析。

      3.1基準正弦波直流分量對逆變器輸出電壓直流分量的影響1設電流內環的所有器件都是理想器件,此時逆變器電流內環以等效為個電流受控放大器,電流內環的傳遞函數,等效為比例系數人這樣態滯環摶制逆變器1以等效為1線性系統。系統的閉環傳遞閑數為令。

      0,得到系統對直流電莊的傳遞函數為電壓的直流分量上式結果說明。7態滯環控制逆變器輸出電卡直流分量的變化量與基準正弦波的直流分量的變化量成正比,且其比例系數是逆變器輸出電壓反饋系由4,18九級約翰遜計數器加權電阻及0及4和反相器構成階梯波合成電路,用以產生18級階梯波形。階梯波合成電路產生的基準正弦波含有很大的直流分量和高次諧波,必須用濾波電路來消除高次諧波和直流分量。如果隔直電容,5選取無漏電流量。這樣,基準正弦波的直流分量的大小就取決于有源濾波電路中運算放大器的零點漂移的大小。由于態滯環逆變器電壓環的反饋系數較小,由式2變器輸出屯報產生較太直流分量閃此。要減小逆變器輸出電壓的直流分量,有源濾波電路必須選用零點漂移較小的運兌放大器。

      3.2運算放大器的零點漂移對逆變器輸出電壓直流分量的影響由1可知,逆變器的控制電路中使用了,1調節器和電流誤差放大器。1功能是通過運算放大器和電肌電容完成的這兩個運算放大器的零點漂移也會使逆變器輸出電壓產生直流分量,F假設由于1調節器中運算放大器的零點漂移使得電流內環給定4含有直流分量咖令0由1可得系統對4的閉環傳遞函數為對尸所介紹的態滯環控制逆變器,人=數的倒數。

      現有的基準正弦波產生電路大多利用4018可預置1計數器構成4這種方法以其價格低廉電路簡單等特點得到了較廣泛的應用,其原理2所小,振蕩分頻階梯波合成有源濾波電路該基準正弦波產生電路由振蕩分頻階梯波合成和有源濾波電路部分組成振蕩分頻電路山4060及外圍器件穴52及晶振構成5產生頻率為900出的振蕩信號送到階梯波合成電路。

      引于運算放大器的零點漂移通常小0,1因此理論態滯環控制逆變器的這種雙閉環控制方法對由運算放大器的零點漂移造成的輸出電壓直流分,有較強的抑制能力。實際上。山逆變器的電流內環是個典型的存在死區的非線性系統,它力,使得運算放大器的零點漂移對逆變器輸出電壓1流分量有人影響。

      3.34個功率開關管驅動信號及開關管特性不致對逆變輸出電壓直流分量的影響態滯環控制型逆變器是種全橋變換器,其2線5基木1為條直線。且行,說明態滯環控制型逆變器輸出電壓直流分量正比,且其比例系數是電壓環反饋系數的倒數。因此,可以通過調節逆變器基準電壓的直流分量來抑制逆變器輸出電壓的直流分量。

      基準正弦波直流分置mV 5結論詳細地分析了態滯環控制逆變器輸山交流電壓產生直流分量的原因,并提出了相應的消除和抑制措施基準正弦波產生電路中的濾波屯路部分應選無漏電流的電容及零點漂移比較小的運算放大沿,減小其至消除基準正弦波的直流分控制電路比例積分電路沖應選用零點漂移和溫度漂移比較小的運算放大器;逆變器中各開關晶體管的通態壓降等參數及其驅動電路應盡保持致,n鼠。胡文斌。站廠從控制的逆變器并聯系統研究爾南大學學報然科學版。2,2 4 n炭。1仰光。胡敏燦。種單相和相基準正弦波發生器電力電子技術。1叭7.3123738.

      原理32由于逆變橋功率開關管的離散性,其開關速度飽和壓降存儲時間不完全相同。

      同時,由于電路的其他些非理想因素,如驅動信號傳輸時間的差異,使得個工作周期中兩個逆變橋臂中點正負電壓伏秒積不等于零,從而使得逆變器輸出電壓含有直流分量。不失般性現假設開關符3,4的總導池壓降為3,開關管52.心正的直流分量。由1的態滯環控制逆變器結構框可知,此時電壓!調節器會輸出含有負直流分量的交流電壓作為電流內環的給定,使得濾波電感產生負的直流電流,逆變器輸出電壓直流分量降低,從而抑制開關管屬性不致對逆變器輸出電壓直流分量的影響。因此,態滯環控制逆變器對由于開關管屬性不致等原因造成的直流環流也有抑制能力。

      心13態滯環逆變器原理4試驗結果試驗裝聊為臺采輸出電壓和濾波電感電流雙閉環瞬時反饋控制技術的態滯環控制型逆變器逆變器主要參數力直流輸電壓。1改變逆變器范準正弦波產生吧路濾波器的參數使逆變器難準正弦波含有直流分量。測得此時逆變器輸出電壓直流分量與基準正弦波直流分量的關系如閣4,閣中51為理想的關系曲線。

      是實際的關系曲線,其斜率為火=1尺=69.18.

      由閣4可以得出如下結論1逆變器基;1;止弦波直流分;為零時,逆受;S輸出電壓直流分量為210.341.這是由于逆變器控制電路中運財大器的零點漂移和開又丑特性及其驅動信號不致所致,驗證了理論分析的正確性;

     

    來源:湖北向明電氣科技有限公司

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