专利名称：逆变器的谐波抑制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种逆变器，更具体地说，涉及具有谐波抑制装置的逆变器及其谐波抑制方法。
背景技术：
理想情况下，逆变器的输入电压仅包含直流分量，并且转换后的输出电流是没有畸变的正弦波。然而，在实际情况下，输入电压一般会受到电网的影响而包含交流分量，这样就会导致输出电流的畸变，由此对其所接入的电网造成污染。为了保证电流的质量，例如对于并网电压源逆变器(VSI)，一般可以考虑采用较大容量的电容器。但是，电容器的容量越大，其尺寸就越大，且成本越高，充电时间也会越长。而容量较小的电容器尽管尺寸小、成本低，但是会导致更高的纹波电压。因此，需要提供一种能够在输入的直流电压有较严重畸变的情况下不需要配置容量较大的电容器仍能提供高质量的交流输出的逆变器。
发明内容
本发明的目的在于针对以上缺陷提供一种具有谐波抑制装置的逆变器及谐波抑制方法。为了实现上述目的，本发明提供一种电压源逆变器，其包括对输入电压进行变换的DC-AC(直流交流)逆变器模块、谐波抑制装置、脉宽调制(PWM)模式变换器和第一运算器，谐波抑制装置接收输入电压并且输出修正参数，该修正参数是输入电压的直流分量与输入电压之间的比值，谐波抑制装置将该修正参数输出到第一运算器，第一运算器连接在脉宽调制模式变换器和向脉宽调制模式变换器提供控制信号的电源之间，来使用所述修正参数对该电源提供的控制信号进行修正，并向脉宽调制模式变换器提供修正后的控制信号，脉宽调制模式变换器根据修正后的控制信号生成驱动DC-AC逆变器模块的驱动信号。根据本发明的上述逆变器，其特征在于谐波抑制装置包括降压单元、带通滤波器、 低通滤波器和第二运算器，降压单元接收逆变器的输入电压，将降压后的电压分别输入到带通滤波器和低通滤波器，低通滤波器和带通滤波器分别输出降压后的电压的直流分量和交流分量，第二运算器接收降压后的电压的直流分量和交流分量，并向第一运算器输出降压后的电压的直流分量与降压后的电压之间的比值来作为修正参数，该比值等于输入电压的直流分量与输入电压之间的比值；第一运算器向脉宽调制模式变换器输出的修正后的控制信号等于输入电压的直流分量除以输入电压的值与控制信号之间的乘积。根据本发明的上述逆变器，第二运算器包括除法器和加法器，除法器接收降压后的电压的直流分量和交流分量，向加法器输出减压后的电压的直流分量和交流分量的比值，加法器通过运算输出直流分量与输入电压之间的比值。此外，本发明还提供一种电流源逆变器，其包括对输入电流进行变换的DC-AC逆变器模块、谐波抑制装置、脉宽调制模式变换器和第一运算器，谐波抑制装置接收输入电流，并且输出修正参数，该修正参数等于输入电流的直流分量与输入电流之间的比值，谐波抑制装置将该修正参数输出到第一运算器，第一运算器连接在脉宽调制模式变换器和向脉宽调制模式变换器提供控制信号的电源之间，来使用修正参数对该电源提供的控制信号进行修正，并向脉宽调制模式变换器提供修正后的控制信号，脉宽调制模式变换器根据修正后的控制信号生成驱动DC-AC逆变器模块的驱动信号。根据本发明的上述电流源逆变器，其特征在于还包括电流检测单元，电流检测单元输出的检测的电流的直流分量和交流分量之比等于输入逆变器的输入电流的直流分量与交流分量之比，谐波抑制装置包括降压单元、带通滤波器、低通滤波器和第二运算器，降压单元接收电流检测单元的输出并向带通滤波器和低通滤波器输出降压后的电压，低通滤波器和带通滤波器分别输出降压后的电压的直流分量和交流分量，其中降压后的电压的直流分量和交流分量之比等于电流检测单元输出的检测的电流的直流分量和交流分量之比，所述第二运算器接收降压后的电压的直流分量和交流分量，并向第一运算器输出降压后的电压的直流分量和降压后的电压之间的比值，该比值等于输入电流的直流分量与输入电流之间的比值，第一运算器向脉宽调制模式变换器输出的修正后的控制信号等于输入电流的直流分量除以输入电流的值与控制信号之间的乘积。根据本发明的上述电流源逆变器，第二运算器包括除法器和加法器，除法器接收降压后的电压的直流分量和交流分量，，向加法器输出降压后的电压的直流分量和交流分量的比值，而加法器通过加法运算输出降压后的电压的直流分量与降压后的电压之间的比值。根据本发明的另一方面，本发明提供一种逆变器的谐波抑制方法，该方法包括将逆变器的输入电压进行降压，并将降压后的电压分别输入到带通滤波器和低通滤波器，低通滤波器和带通滤波器分别得到降压后的电压的直流分量和交流分量，通过第二运算器得到直流分量与降压后的电压之间的比值作为修正参数，并将该修正参数输入第一运算器， 第一运算器接收脉宽调制模式发生器的控制信号与修正参数后输出修正后的控制信号，修正后的控制信号等于降压后的电压的直流分量除以降压后的电压的值再与控制信号的乘积，修正后的控制信号被输入到脉宽调制模式发生器，来控制脉宽调制模式发生器得到驱动逆变器的驱动信号，逆变器根据输入的驱动信号对输入电压进行直流到交流的变换。根据本发明的再一方面，本发明还提供一种逆变器的谐波抑制方法，该方法包括 通过电流检测单元检测逆变器的输入电流，检测后的电流的直流分量与交流分量之间的比值等于逆变器的输入电流的直流分量与交流分量之间的比值；对电流检测单元的输出进行降压，并将降压后的电压输入到带通滤波器和低通滤波器，低通滤波器和带通滤波器分别得到该降压后的电压的直流分量和交流分量，将降压后的电压的直流分量和交流分量输入到第二运算器来得到降压后的电压的直流分量与降压后的电压之间的比值以作为修正参数，该比值等于检测后的电流的直流分量与交流分量之间的比值，第一运算器接收脉宽调制模式发生器的控制信号与修正参数后输出修正后的控制信号，修正后的控制信号等于降压后的电压的直流分量除以降压后的电压的值再与控制信号的乘积，修正后的控制信号被输入到脉宽调制模式发生器，来控制脉宽调制模式发生器以得到驱动逆变器的驱动信号，逆变器根据输入的驱动信号对输入电压进行直流到交流的变换。本发明所公开的逆变器和谐波抑制方法避免了使用大容量电容器所引起的体积大、成本高且寿命短的缺陷。本发明采用控制脉宽调制模式发生器的控制信号来调节逆变
6器的输出的方式成本较低、所需增加的电路体积较小，并且可以有效地根据逆变器的输入的变化来调节其输出，使得在逆变器直流输入出现较大畸变的情况下，也可以得到质量比较好的输出电流。
本发明可以参照附图和说明书被更好地理解。图1示出了根据本发明的一种实施方式的模块框图；图2示出了根据本发明的一种实施方式的电路示意图；图3示出了根据本发明的另一种实施方式的电路示意图；图4示出了根据本发明的再一种实施方式的电路示意图；图5示出了根据图3所示的电路得到的进行谐波抑制之前和之后的输入脉宽调制模式发生器的控制信号以及输出电流和电压的变化的示意性波形图。
具体实施例方式下文中结合示例性实施例来进一步描述本发明。本发明的谐波抑制的方式考虑根据输入电压中的交流分量来调节脉宽调制模式发生器向逆变器的开关元件发出的驱动信号，由此来调节逆变器输出的电压，从而减少或消除逆变器输出电压中的谐波分量，进而消除输出电流的畸变。而调节脉宽调制模式发生器所发出的驱动信号可以通过改变脉宽调制模式发生器的控制信号(也称为参考信号)或者载波信号来实现。本发明主要采用调节控制信号的方式来实现对输出电压的谐波分量的消除。一般来说，对于电压源逆变器而言，输出电压波形与输入电压和控制信号V。。ntMl 的关系可以如下列等式(1)所示。这里的控制信号指的是脉宽调制模式发生器中与载频信号进行比较的参考信号，其用M1Sincot表示。对于不同类型的脉宽调制模式发生器，可以以不同的方式表达V。。ntral。在这里采用M1Sincot仅是一种示例。Vout = VinVcontrol = VinM1 sin ω t (1)从等式(1)可以看出，当Vin只包括直流分量时，Vout只包含基波分量。如果输入电压Vin中除了包括直流分量Vddink,d。之外还包括交流分量vd。link,a。，那么根据等式⑴的输出电压ν-还将会包括谐波分量。下列等式(2)中以输入信号Vin包含k次交流分量为例示出了输入与输出电压的关系，其中k为大于0的整数，P选自0° 360°。Vout = [Vdclinkj dc+Vdclink,ac sin (k t+P) JM1 sin t (2)为了消除输出电压V。ut中的谐波分量，本发明考虑调节等式(1)中的控制信号 V。。ntral。通过计算，本发明的发明人得到满足以下等式(3)的新的控制信号，在该控制信号下，由输入电压的交流分量所导致的输出电压的谐波分量将会被抵消control-new control J + μ Β[η(} ω( + ρ)丨.1 + "+/ )_其中“二^^
del ink,dc等式(3)也可以变换为
权利要求
1.一种电压源逆变器，其特征在于，包括对输入电压进行变换的DC-AC逆变器模块、谐波抑制装置、脉宽调制模式变换器和第一运算器，谐波抑制装置接收输入电压并且输出修正参数，该修正参数等于输入电压的直流分量与输入电压之间的比值，谐波抑制装置将该修正参数输出到第一运算器，第一运算器连接在脉宽调制模式变换器和向脉宽调制模式变换器提供控制信号的电源之间，来使用所述修正参数对该电源提供的控制信号进行修正， 并向脉宽调制模式变换器提供修正后的控制信号，脉宽调制模式变换器根据修正后的控制信号生成驱动DC-AC逆变器模块的驱动信号。
2.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于谐波抑制装置包括降压单元、带通滤波器、低通滤波器和第二运算器，降压单元接收所述输入电压，将降压后的电压分别输入到带通滤波器和低通滤波器，低通滤波器和带通滤波器分别输出降压后的电压的直流分量和交流分量，第二运算器接收降压后的电压的直流分量和交流分量，并向第一运算器输出降压后的电压的直流分量与降压后的电压之间的比值作为修正参数，该比值等于输入电压的直流分量与输入电压之间的比值；第一运算器向脉宽调制模式变换器输出的修正后的控制信号等于输入电压的直流分量除以输入电压的值再与控制信号之间的乘积。
3.根据权利要求2所述的逆变器，其特征在于第二运算器包括除法器和加法器，除法器接收降压后的电压的直流分量和交流分量，向加法器输出降压后的电压的直流分量和交流分量的比值，加法器通过运算输出降压后的电压的直流分量与降压后的电压之间的比值。
4.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于逆变器模块的输出端连接一电感。
5.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于输入电压的交流分量是二次谐波分量。
6.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于脉宽调制模式发生器是正弦脉宽调制模式发生器。
7.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于第一计算器是通过模拟电路、MCU或者 DSP实现的。
8.根据权利要求2所述的逆变器，其特征在于第二计算器是通过模拟电路、MCU或者 DSP实现的。
9.一种电流源逆变器，其包括对输入电流进行变换的DC-AC逆变器模块、谐波抑制装置、脉宽调制模式变换器和第一运算器，谐波抑制装置接收输入电流，并且输出修正参数， 该修正参数等于输入电流的直流分量与输入电流之间的比值，谐波抑制装置将该修正参数输出到第一运算器，第一运算器连接在脉宽调制模式变换器和向脉宽调制模式变换器提供控制信号的电源之间，来使用修正参数对该电源提供的控制信号进行修正，并向脉宽调制模式变换器提供修正后的控制信号，脉宽调制模式变换器根据修正后的控制信号生成驱动 DC-AC逆变器模块的驱动信号。
10.根据权利要求9所述的电流源逆变器，其特征在于还包括电流检测单元，其中电流检测单元输出的检测的电流的直流分量和交流分量之比等于输入逆变器的输入电流的直流分量与交流分量之比，所述谐波抑制装置包括降压单元、带通滤波器、低通滤波器和第二运算器，降压单元接收电流检测单元的输出并向带通滤波器和低通滤波器输出降压后的电压，低通滤波器和带通滤波器分别输出降压后的电压的直流分量和交流分量，其中降压后的电压的直流分量和交流分量之比等于电流检测单元输出的检测的电流的直流分量和交流分量之比，第二运算器接收降压后的电压的直流分量和交流分量，并向第一运算器输出降压后的电压的直流分量和降压后的电压之间的比值，该比值等于输入电流的直流分量与输入电流之间的比值，第一运算器向脉宽调制模式变换器输出的修正后的控制信号等于输入电流的直流分量除以输入电流的值与控制信号之间的乘积。
11.根据权利要求10所述的电流源逆变器，其特征在于第二运算器包括除法器和加法器，除法器接收降压后的电压的直流分量和交流分量，向加法器输出降压后的电压的直流分量和交流分量的比值，而加法器通过加法运算输出降压后的电压的直流分量和降压后的电压之间的比值。
12.根据权利要求9所述的电流源逆变器，其特征在于逆变器模块的输出端连接LC滤波器。
13.根据权利要求9所述的逆变器，其特征在于输入电压的交流分量是二次谐波分量。
14.根据权利要求9所述的逆变器，其特征在于脉宽调制模式发生器是正弦脉宽调制模式发生器。
15.根据权利要求9所述的逆变器，其特征在于第一计算器是通过模拟电路、MCU或者 DSP实现的。
16.根据权利要求9所述的逆变器，其特征在于第二计算器是通过模拟电路、MCU或者 DSP实现的。
17.一种用于逆变器的谐波抑制方法，该方法包括将逆变器的输入电压进行降压，并将降压后的电压分别输入到低通滤波器和带通滤波器，由此分别得到降压后的电压的直流分量和交流分量，第二运算器接收降压后的电压的直流分量和交流分量，向第一运算器输出降压后的电压的直流分量与降压后的电压之间的比值作为修正参数，第一运算器接收脉宽调制模式发生器的控制信号与修正参数之后输出修正后的控制信号，修正后的控制信号等于降压后的电压的直流分量除以降压后的电压的值再与控制信号的乘积；修正后的控制信号被输入到脉宽调制模式发生器，来控制脉宽调制模式发生器以得到驱动逆变器的驱动信号，逆变器根据输入的驱动信号对输入电压进行直流到交流的变换。
18.如权利要求17所述的用于逆变器的谐波抑制方法，其特征在于第二运算器包括加法器和除法器，得到修正参数的步骤包括将降压后的电压的直流分量和交流分量通过除法器得到它们之间的比值，由加法器对该比值进行处理得到降压后的电压的直流分量与降压后的电压的值之间的比值，该比值等于逆变器的输入电压的直流分量与逆变器的输入电压之间的比值。
19.如权利要求17所述的用于逆变器的谐波抑制方法，其特征在于逆变器的输出端连接一电感，用于对逆变器的输出电压进行滤波。
20.如权利要求17所述的用于逆变器的谐波抑制方法，其特征在于输入电压的交流分量是二次谐波分量。
21.如权利要求17所述的用于逆变器的谐波抑制方法，其特征在于脉宽调制模式发生器是正弦脉宽调制模式发生器。
22.如权利要求17所述的用于逆变器的谐波抑制方法，其特征在于第一计算器是通过模拟电路、MCU或者DSP实现的。
23.如权利要求18所述的用于逆变器的谐波抑制方法，其特征在于第二计算器是通过模拟电路、MCU或者DSP实现的。
24.一种用于逆变器的谐波抑制方法，该方法包括通过电流检测单元检测逆变器的输入电流，检测后的电流的直流分量与交流分量之间的比值等于逆变器的输入电流的直流分量与交流分量之间的比值；对电流检测单元的输出进行降压，并将降压后的电压输入到带通滤波器和低通滤波器，低通滤波器和带通滤波器分别得到该降压后的电压的直流分量和交流分量；第二运算器接收降压后的电压的直流分量和交流分量，并输出降压后的电压的直流分量与交流分量的比值作为修正参数，该比值等于检测后的电流的直流分量与检测后的电流之间的比值；第一运算器接收脉宽调制模式发生器的控制信号与修正参数后输出修正后的控制信号，修正后的控制信号等于修正后的控制信号等于降压后的电压的直流分量除以降压后的电压的值再与控制信号的乘积；修正后的控制信号被输入到脉宽调制模式发生器，来控制脉宽调制模式发生器以得到驱动逆变器的驱动信号；逆变器根据输入的驱动信号对输入电压进行直流到交流的变换。
25.如权利要求M所述的用于逆变器的谐波抑制方法，其特征在于第二运算器包括加法器和除法器，得到修正参数的步骤包括将降压后的电压的直流分量和交流分量通过除法器得到它们之间的比值，由加法器对该比值进行处理得到降压后的电压的直流分量与降压后的电压的值之间的比值，该比值等于检测后的电流的直流分量与检测后的电流之间的比值，即等于逆变器的输入电流的直流分量与逆变器的输入电流之间的比值。
26.如权利要求M所述的用于逆变器的谐波抑制方法，其特征在于逆变器的输出端连接LC滤波器，用于对逆变器的输出电压进行滤波。
27.如权利要求M所述的用于逆变器的谐波抑制方法，其特征在于输入电压的交流分量是二次谐波分量。
28.如权利要求M所述的用于逆变器的谐波抑制方法，其特征在于脉宽调制模式发生器是正弦脉宽调制模式发生器。
29.如权利要求M所述的用于逆变器的谐波抑制方法，其特征在于第一计算器是通过模拟电路、MCU或者DSP实现的。
30.如权利要求25所述的用于逆变器的谐波抑制方法，其特征在于第二计算器是通过模拟电路、MCU或者DSP实现的。
全文摘要
本发明公开了具有谐波抑制装置的逆变器及用于该逆变器的谐波抑制方法，逆变器包括DC-AC逆变器模块、谐波抑制装置、脉宽调制模式变换器和第一运算器，谐波抑制装置接收输入电压并且输出修正参数，修正参数是输入电压的直流分量与输入电压之间的比值，谐波抑制装置将修正参数输出到第一运算器，第一运算器连接在脉宽调制模式变换器和向脉宽调制模式变换器提供控制信号的电源之间，来使用修正参数对电源提供的控制信号进行修正，并向脉宽调制模式变换器提供修正后的控制信号，脉宽调制模式变换器根据修正后的控制信号生成驱动信号。本发明所公开的逆变器和谐波抑制方法避免了使用大容量电容器所引起的体积大、成本高且寿命短的缺陷。
文档编号H02M1/12GK102386795SQ201010266339
公开日2012年3月21日 申请日期2010年8月26日 优先权日2010年8月26日
发明者李天河, 陈纪明 申请人:雅达电子有限公司