输入端直流电流波动问题的国内外研究现状(2)

菜单

（2）有源功率解耦方法

（3）采用电压反馈方法

（4）引入一个占空比

（5）采用多输入转换器

第一种方法中电解电容的使用寿命通常会因为两倍电网频率的大纹波电流而缩短，而且体积大。第二种方法则是通过把纹波能量转移到一个小薄膜电容上，以此减少流向输入直流母线的脉动功率，并且可以使逆变器使用寿命的延长范围得以扩大，但缺点是，由脉动功率能量传输引起的功率损耗导致了整个逆变器系统转换效率的减小[8].

文[8]在功率解耦方法的基础上提出了通过使用小直流电容和开关装置来实现功率解耦功能的逆变器的电路拓扑。这种方法被称为“有源功率解耦（APD）”，并在功率解耦能力和逆变器装置体积和重量的减少上取得了成功。但这些方法相比常规的方法，仍然有转换效率较低的问题。针对这个问题，又提出了一种新的功率解耦功能，可以在单相逆变电路中实现高效率。一个最显著的特征是，这种系统中功率解耦电路产生的损耗实现了最小化，采用一种利用旋转帧控制的，适用于该逆变器的控制方法。其工作原理是直流母线电压和直流输入电流中都不再包含以前的脉动分量。取而代之的是，大纹波成分包含于解耦电压中。这就是说，因交流输出功率所引起的脉动功率由解耦电路的运行进行补偿。论文网

较常见的用来解决输入端直流电流波动问题的方法是上述第三种方法。其工作原理为：由于直流母线电容上的电压波动与输入端直流电流波动属因果关系，因此将直流母线电容上的电压反馈，经过PI调节，可有效抑制输入端直流电流波动，直流母线电容上的电流或功率作为反馈信号亦可。文[7]在电压反馈方法的基础上，根据自身算法特点，采用分段控制方法，即在原有算法基础上，根据Boost电感电流所处状态，增加了校正环节，使电流波动被控制在一定范围内。实验中，由于电流波动频率为两倍工频，当Boost电感上电流为断续状态时，选择PI 调节校正频率为两倍工频，控制采用电流反馈算法。当 Boost电感电流连续时，由于输入端直流电流的波动为两倍工频，调节频率也为两倍工频，因此波动对原始PI调节模块无影响。此时加入电流前馈校正环节，根据当前输入电流与 MPPT输出基准电流比较值，确定是否增大或者减小占空比。该算法的控制速度选择为开关频率，实时对电流进行监测和校正经过多个周期调节，电流可控制在一定范围内。

文[9]中使用的是方法四，其所研究的用于降低输入直流纹波电流的光伏（PV）集成模块转换器 MIC（module integrated converter）系统包括升压转换器和一个单相全桥逆变器。升压转换器中含有一个有源钳位电路，两个变压器，和两个用于产生恒定的直流电压的倍压整流器，其工作原理为：根据引起输入电流波动的原因，可以从抑制输入电流波动转变为抑制直流母线电容上的电压的波动，而引入一个占空比作用于Boost的开关。可以有效地减少电流纹波，也不会明显降低系统效率。

第五种方法的工作原理是：多输入转换器由两个输入级电路，一个三绕组耦合变压器，和一个共同的输出级电路。每个输入级的电路具有一个全桥式直流/交流转换器和一个无纹波电流源，形成由电压源与耦合电感器相关联。全桥式直流/交流转换器的每个开关每个输入级电路应该有一个反向阻断二极管。反向阻断二极管可直接调节电流流动，并防止反向功率从其他来源通过耦合变压器和开关二极管。此外，所有的输入级绕组和输出级的耦合变压器的绕组应卷绕在相同的磁芯，以确保全交链磁通量。输出电路通过带滤波器的交流/直流全桥整流。其优点是：可实现电网的功率校正和光伏阵列的MPPT；可实现抑制电磁干扰（EMI）和减少谐波电流：可及时独立的向负载提供能量：使用软开关技术以及隔离自然电[10]。