中心議題：

• 逆變器的輸入特性研究
• 逆變器輸入電流對與其連接的直流電源的影響

解決方案：

• 在逆變器輸入側串聯LC濾波器

1 概述

隨著各種各樣的逆變電源的應用越來越廣泛，對逆變器的研究也日益深入。目前，應用最多的為輸出工頻220V的逆變器
，它廣泛應用在各種不間斷電源(UPS)、小型太陽能逆變電源及通訊用逆變電源中。

現在的逆變器一般都帶有前級DC/DC變換器，原因包括以下幾個方麵：

(1)為了達到交流220V的輸出

，逆變器直流側輸入電壓幅值至少為315V。除很少數情況外，一般逆變電源的輸入電壓都遠低於此值。這樣，為了達到輸入輸出電壓的匹配
，增加一級DC/DC升壓電路。

(2)一yi般ban電dian源yuan都dou要yao求qiu輸shu入ru輸shu出chu電dian氣qi隔ge離li。一yi種zhong方fang法fa是shi在zai交jiao流liu輸shu出chu側ce采cai用yong工gong頻pin變bian壓ya器qi隔ge離li，但dan這zhe樣yang做zuo增zeng加jia了le電dian源yuan本ben身shen的de體ti積ji和he成cheng本ben。另ling一yi種zhong方fang法fa就jiu是shi增zeng加jia一yi級jiDC/DC隔離變換器。由於采用高頻隔離，大大降低了電源的體積和成本。

(3)大(da)多(duo)數(shu)逆(ni)變(bian)電(dian)源(yuan)的(de)輸(shu)入(ru)為(wei)交(jiao)流(liu)電(dian)網(wang)。如(ru)果(guo)采(cai)用(yong)直(zhi)接(jie)整(zheng)流(liu)濾(lv)波(bo)的(de)方(fang)式(shi)
，輸(shu)入(ru)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)很(hen)低(di)。為(wei)了(le)提(ti)高(gao)輸(shu)入(ru)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)，逆(ni)變(bian)器(qi)前(qian)級(ji)需(xu)要(yao)增(zeng)加(jia)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)校(xiao)正(zheng)電(dian)路(lu)。

(4)在一些對輸出電壓質量要求不是太高的的場合，如家用太陽能
、fengnengnibiandianyuan，weilejiangdichengben，tigaokekaoxing，nibianqibenshencaiyongkaihuankongzhi。weiledadaoshuchuwenyademude，yaoqiunibianqideshurudianyashifeichangwendingdezhiliudianya。zheyang，nibianqiqianjibixushibihuankongzhideDC/DC穩壓變換器。

對於直流變換器來說
，逆變器是一個特殊的非線性負載，它直接影響前級DC/DC變換器的穩壓效果。反過來，又進一步影響到逆變器的交流輸出效果。本文針對所研製的小型太陽能
、風能逆變電源，研究了兩級變換器連接中存在的問題，提出了一種實用的解決方法。

2 逆變器的輸入特性研究

典型的逆變器主電路結構如圖1所示。

圖1典型逆變器電路結構

為了減小輸出諧波，逆變器一般都采用雙極性SPWM調製
，即逆變橋的對管是互補高頻開通和關斷的。由於後級濾波電感Lf存在，電感電流為輸出低頻交流電，每半個周波內電感電流iL方向保持不變。這樣就造成逆變橋輸入電流為高頻交變電流，具體如下：當iL為正時，S2
、S3導通輸入電流iin為正，S1、S4導通輸入電流iin為負；當iL為負時，S2、S3導通輸入電流iin為負，S1、S4導通輸入電流iin為正。各電流波形與驅動脈衝的對應關係如圖2所示。

(a)輸出電感電流  (b)SPWM波 (c)輸入電流
圖2逆變器輸入輸出電流與驅動脈衝對應圖

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由圖2可ke見jian，逆ni變bian器qi輸shu入ru電dian流liu並bing不bu是shi真zhen正zheng的de直zhi流liu電dian流liu，除chu直zhi流liu成cheng分fen外wai，還hai含han有you很hen大da成cheng分fen的de兩liang倍bei輸shu出chu頻pin率lv的de交jiao流liu分fen量liang和he少shao量liang的de高gao頻pin交jiao流liu分fen量liang。如ru果guo將jiangDC/DC變換器的輸出直接與逆變器相連，則逆變器的這種輸入電流的低頻和高頻交流成分必然會對變換器造成一定的影響：低頻交流分量相當於直流變換器在始終突加減載，使其一直處於動態調節過程中；高頻交流分量則直接對直流變換器的控製電路造成幹擾，影響變換器的正常工作。其結果是造成DC/DC變換器工作不穩定，噪聲加重
，輸出紋波變大
，甚至造成電源不能穩壓。

為了減小逆變器輸入電流對直流電源的影響，可以有以下幾種方法：

(1)逆變器采用一個橋臂低頻開關
，另一個橋臂高頻調製的方式。zheyang
，danggaopinkaiguanguanguanduanshi，diangandianliutongguodipindaotongguanheduiyingqiaobidefanbinglianerjiguanxuliu，dianliubuhuifanxiangliuhuishuruce。dangshuchuweichunzuxingfuzaishi

，wanquanmeiyoufudianliuliujinshuruce
，congerjianxiaoleshurudianliudegaopinjiaoliufenliang。yifangmian，zhezhongfangfazhinengzaiyidingchengdushangjianxiaonibianqiduizhiliudianyuandeyingxiang
，qiejinshiheyunibianqifuzaiweizuxingdeqingkuang。dangnibianqidaiganxinghuorongxingfuzaishi
，youyushuchudianyadianliuxiangweibuyizhi
，rengranhuiyoufudianliuliurushuruce。lingyifangmian，zhezhongtiaozhifangshideshuchuxiebozengda，congerjiadalehoujilvbodianludetijihezhongliang。yinci
，gaifangfadeshiyongxingbuda。

(2)逆變器輸入側並聯一個大的電解電容和一個小的高頻無感電容。大da電dian解jie電dian容rong可ke以yi在zai一yi定ding程cheng度du上shang減jian小xiao輸shu入ru電dian流liu中zhong的de低di頻pin交jiao流liu成cheng分fen，小xiao無wu感gan電dian容rong可ke以yi很hen好hao地di濾lv除chu輸shu入ru電dian流liu中zhong的de高gao頻pin交jiao流liu成cheng分fen。但dan是shi，直zhi流liu電dian源yuan輸shu出chu端duan一yi般ban為weiLClvboqi
，nibianqishurucebingliandianrongxiangdangyuzengjialezhiliudianyuandeshuchulvbodianrong，congergaibianleqidianlucanshu。dangzhiliudianyuandekongzhiwendingyubugoudashi
，youkenengshizhiliudianyuanjinrubuwendinggongzuoquyueryinqizhendang。

(3)逆變器輸入側串聯一LC濾波器。這zhe樣yang，就jiu可ke以yi很hen好hao地di濾lv除chu輸shu入ru電dian流liu中zhong的de低di頻pin交jiao流liu成cheng分fen，並bing可ke完wan全quan消xiao除chu其qi中zhong的de高gao頻pin交jiao流liu成cheng分fen。同tong時shi，由you於yu濾lv波bo電dian感gan的de存cun在zai，減jian小xiao了le逆ni變bian器qi輸shu入ru對dui直zhi流liu電dian源yuan輸shu出chu參can數shu的de影ying響xiang。

3 實驗結果

本文針對逆變器輸入側串聯LC濾波器的方法，在所研製的小型太陽能、風能逆變電源上進行了實驗研究，選用不同L
、C參數時DC/DC變換器輸出電流、驅動脈衝及輸出電壓波形如圖3所示。

圖3(a)(b)(c)(d)示出了不同L、C參數時直流電源的控製脈衝和輸出電流。其中(a)為沒有LC濾波電路時的實驗波形，(b)的濾波參數為L=2mH、C=1100μF
，(c)的濾波參數為L=2mH、C=2200μF，(d)的波波參數為L=2mH
、C=3300μF。由圖可見，當逆變器輸入側不加LC濾波器時，直流電源輸出電流大範圍波動，造成控製脈衝時有時無。其結果是係統噪聲變大，整機效率下降，可靠性降低。隨著LClvbocanshudejiada，nibianqishurudianliudebodongzhujianjianxiao，kongzhimaichongzhujianbiandelianxu，xitongzaoyinbianxiao，xiaolvbiangao。weilebaozhengnibianqishurudianyadewending
，lvbodianganbuyijiadetaida
，zengdalvbocanshushiyijiadalvbodianrong。

圖3(e)(f)示出了沒有LC濾波電路及有LC濾波電路時直流電源輸出電流和輸出電壓波形。(e)為沒有LC濾波電路的情況
，(f)為L=2mH

、C=3300μF的情況。由圖可見，不加LC濾波時，輸出電壓紋波很大，已經不能滿足輸出穩壓的要求。當加入LC濾波時，輸出電壓紋波大大減小，成為穩定的直流電源。

圖3  DC/DC變換器驅動脈衝、輸出電流及電壓波形對應圖

當然，L
、C參數如何選取還應根據係統的實際情況而定，包括直流電源對輸出電流波動的承受能力及係統成本。

4 結語

本文分析了逆變器輸入側電流情況，闡述了逆變器輸入電流對與其連接的直流電源可能造成的影響，提出了在逆變器輸入側串聯LC濾波器的解決方法。在本文所研製的小型太陽能
、風能逆變電源上的實驗證明，該方法可以很好地解決逆變器對DC/DC變換器的影響問題。