br>[0150] 附圖10給出了本發(fā)明二次諧波電流補償器設(shè)計實例（對應(yīng)附圖9)
[0151] 的穩(wěn)態(tài)工作時的仿真波形，其中輸出電壓采用的是平均值控制。附圖10-1和附圖 10-2是補償器在10%載工作時的仿真波形，附圖10-3和10-4是補償器在滿載工作時的仿 真波形。由附圖10-1和10-3可以看出，當(dāng)輸出電壓采用平均值控制時，儲能電容電壓的平 均值不隨負(fù)載變化而變化，補償器的輸入電流能夠很好地跟蹤所需吸收或提供的二次諧波 電流。由附圖10-2和附圖10-4可以看出，補償器在充電模式和放電模式下均可以穩(wěn)定工 作，由此表明本發(fā)明改進型的單周期控制方法具有可行性和有效性。
[0152] 測試實例二：
[0153] 附圖11給出了本發(fā)明二次諧波電流補償器設(shè)計實例（對應(yīng)附圖9)的穩(wěn)態(tài)工作時 的仿真波形，其中輸出電壓采用的是最大值控制。附圖11-1和附圖11-2是補償器在10% 載工作時的仿真波形，附圖11-3和11-4是補償器在滿載工作時的仿真波形。由附圖11-1 和11-3可以看出，當(dāng)輸出電壓采用最大值控制時，儲能電容電壓的最大值不隨負(fù)載變化而 變化，補償器的輸入電流能夠很好地跟蹤所需吸收或提供的二次諧波電流。由附圖11-2和 附圖11-4同樣可以看出，補償器在充電模式和放電模式下均可以穩(wěn)定工作，由此表明改進 型的單周期控制方法具有可行性和有效性。
[0154] 應(yīng)用實例：
[0155] 附圖12給出了本發(fā)明所提出的二次諧波電流補償器的應(yīng)用實例。它既可以并聯(lián) 于單級式單相逆變器的直流輸入側(cè)（附圖12-1)或兩級式單相逆變器的中間直流母線兩端 (附圖12-2)，用來提供逆變器輸入電流中的二次諧波電流；亦可以并聯(lián)于單級式單相PFC 變換器的直流輸出側(cè)（附圖12-3)或兩級式單相PFC變換器的中間直流母線兩端（附圖 12-4)，用來吸收PFC變換器輸出電流中的二次諧波電流。
[0156] 由以上描述可知，本發(fā)明提出的無電解電容二次諧波電流補償器具有如下優(yōu)點：
[0157] 1.補償器中無電解電容；
[0158] 2.補償器工作于CCM模式，開關(guān)管中電流的峰值和有效值較低，補償器的導(dǎo)通損 耗較??；
[0159] 3.補償器采用改進型的單周期控制方法進行控制，克服了基本單周期控制方法因 在放電模式對電感電流擾動不收斂而導(dǎo)致補償器不穩(wěn)定的缺陷，能夠保證補償器在充電模 式和放電模式下均穩(wěn)定可靠地工作；
[0160] 補償器具有很好的二次諧波電流補償效果，而且工況對補償效果影響很小。
【主權(quán)項】
1. 一種二次諧波電流補償器，該補償器由主功率電路及其控制電路組成，其中，主功 率電路包括同步整流Buck變換器、輸入電壓采樣電路、輸出電壓采樣電路以及電流采樣電 路，所述同步整流Buck變換器由主管、輔管、濾波電感和儲能電容組成，其特征是： 控制電路包括單周期控制器、第一加法器、第二加法器、除法器、乘法器和電壓調(diào)節(jié)器； 所述的單周期控制器包括積分器、反相器、比較器和觸發(fā)器； 主功率電路中的輸入電壓采樣電路和輸出電壓采樣電路分別與控制電路中的除法器 和電壓調(diào)節(jié)器相連接，主功率電路中的電流采樣電路與控制電路中的第一加法器相連接， 單周期控制器輸出的主管和輔管的驅(qū)動信號分別與同步整流Buck變換器中主管和輔管的 柵極相連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述二次諧波電流補償器，其特征是： 第一加法器由運放1#、電阻&、R2、私和R 4組成，其中，R i的一端連接至運放1#的反相 輸入端，另一端接地；R2的一端連接至運放1#的同相輸入端，另一端連接至主功率電路中 的電流采樣電路；R3的一端連接至運放1#的同相輸入端，另一端連接至控制電路中所設(shè)定 的采樣偏置電壓isbals;R 4跨接于運放1#的反相輸入端和輸出端之間；第一加法器的輸出為 單周期控制變量，連接至單周期控制器中積分器的輸入端。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述二次諧波電流補償器，其特征是： 第二加法器由運放4#，電阻R9A11^R1 ^R12和R 13組成，其中，R9的一端連接至運放4#的 同相輸入端，另一端連接至電壓調(diào)節(jié)器的輸出端；R1(]的一端連接至運放4#的同相輸入端， 另一端連接至控制電路中設(shè)定的補償器所需吸收或提供的二次諧波電流基準(zhǔn)iSHe;Rn的一 端連接至運放4#的同相輸入端，另一端連接至乘法器Mul2的輸出端；R12的一端連接至運 放4#的反相輸入端，另一端接地；R13跨接于運放4#的反相輸入端和輸出端之間；第二加法 器的輸出為單周期控制變量的基準(zhǔn)，連接至單周期控制器中比較器的輸入端。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述二次諧波電流補償器，其特征是：除法器由運放2#，乘法器 Mull和Mul3以及電阻1?5和R6組成，其中，Mull的一個輸入端與運放2#的輸出端相連接， 另一個輸入端連接至主功率電路中的輸入電壓采樣電路，輸出端與R6串聯(lián)連接，R6的另一 端連接于運放2#的反相輸入端，R5的一端連接至運放2#的反相輸入端，另一端連接至-IV 基準(zhǔn)，Mul3的一個輸入端連接至運放2#的輸出端，另一個輸入端連接至主功率電路中的輸 出電壓采樣電路，輸出信號接入乘法器Mul2的一個輸入端，Mul2的另一個輸入端連接至第 一加法器中的R3，輸出基準(zhǔn)偏置電壓irtals連接至第二加法器的電阻R u。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述二次諧波電流補償器，其特征是： 電壓調(diào)節(jié)器由運放3#，電阻馬和R8以及電容C i組成，其中R 7的一端連接至運放3#的 反相輸入端，另一端連接至主功率電路中的輸出電壓采樣電路，電阻R8和電容C 1串聯(lián)后并 接于運放3#的反相輸入端和輸出端之間，運放3#的同相輸入端與控制電路中設(shè)定的輸出 電壓的基準(zhǔn)信號Vraf相連，電壓調(diào)節(jié)器的輸出端連接至第二加法器的電阻R9;控制電路中設(shè) 定的輸出電壓基準(zhǔn)信號Vraf為輸出電壓的平均值基準(zhǔn)信號或輸出電壓的最大值基準(zhǔn)信號， 當(dāng)為輸出電壓的最大值基準(zhǔn)信號時，需要在控制電路中加入峰值檢測電路，該峰值檢測電 路包括檢測電阻Rp、檢測電容Cp和二極管D p，其中，Rp和Cp并聯(lián)連接，其一端連接至電阻R7， 另一端連接至地；二極管Dp的陽極連接至主功率電路中的輸出電壓采樣電路，陰極連接至 電阻R7。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述二次諧波電流補償器，其特征是： 儲能電容采用薄膜電容，儲能電容的取值Ves與儲能電容電壓的最大值Vesniax、儲能電容 電壓的脈動大小Λ ves、補償器所需吸收或提供的二次諧波電流的頻率f2nd以及所需吸收或 提供的脈動功率PSHe有關(guān)，并滿足如下關(guān)系式：取定Ves niax和Λ ves，再將給定的f2nd和P SHe代入上式，即可得到儲能電容的取值，7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述二次諧波電流補償器，其特征是： 濾波電感的下限取值匕由濾波電感電流脈動大小決定，其表達式為濾波電感的上限取值由二次諧波電流的跟蹤能力決定，其表達式為式中Vbus是補償器的輸入電壓，ves是儲能電容電容，f Λ補償器的開關(guān)頻率，P I為補 償器所需吸收或提供的脈動功率，是濾波電感中的二次諧波電流分量，i' m(t)為 的導(dǎo)函數(shù)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述二次諧波電流補償器，其特征在于：所述同步整流Buck變換器 工作于CCM模式，由主管、輔管、濾波電感和儲能電容組成，其中，主管連接于補償器的輸入 電壓正極和濾波電感Ls之間，輔管連接于主管的源極和輸入電壓的負(fù)極之間，儲能電容C s連接于濾波電感匕和輸入電壓的負(fù)極之間；所述輸入電壓采樣電路并聯(lián)于補償器的輸入正 負(fù)極之間；所述輸出電壓采樣電路并聯(lián)于儲能電容兩端；所述電流采樣電路串聯(lián)于主管電 流回路中。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述二次諧波電流補償器，其特征在于：所述的電壓調(diào)節(jié)器采用的 是比例-積分調(diào)節(jié)器，亦可以采用雙極點雙零點型或比例-積分調(diào)節(jié)器級聯(lián)帶阻濾波器型 的補償網(wǎng)絡(luò)。
【專利摘要】本實用新型提出一種二次諧波電流補償器。二次諧波補償器由主功率電路及其控制電路組成，其中，主功率電路由同步整流Buck變換器、輸入電壓采樣電路、輸出電壓采樣電路以及電流采樣電路組成，控制電路包括單周期控制器、第一加法器、第二加法器、除法器、乘法器、電壓調(diào)節(jié)器。二次諧波電流補償器具有很好的二次諧波電流補償效果，且補償效果不受工況影響。
【IPC分類】H02M1/14
【公開號】CN204886680
【申請?zhí)枴緾N201520390954
【發(fā)明人】張力, 阮新波, 任小永
【申請人】南京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年6月8日