雙模扼流圈教舊逆變器新技巧

發(fā)電和用電方法——的重大變化，如對(duì)可再生能源的依賴(lài)增加，工業(yè)和家用電器轉(zhuǎn)向高效變速驅(qū)動(dòng)，以及采用混合動(dòng)力或電動(dòng)車(chē)輛——，促進(jìn)了電子逆變器——的使用增加。我們可以控制它獲得所需電壓和頻率的交流電。

以可再生能源為例，電力公司的戰(zhàn)略正在向分布式發(fā)電發(fā)展，微型發(fā)電機(jī)可以在網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)點(diǎn)為電網(wǎng)供電。他們還對(duì)在商業(yè)/工業(yè)消費(fèi)場(chǎng)所或農(nóng)業(yè)和輕工業(yè)中部署小型離網(wǎng)發(fā)電機(jī)感興趣。這些應(yīng)用需要使用體積小、成本低的電子功率調(diào)節(jié)，將諧波豐富的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的不穩(wěn)定輸出或光伏板陣列不斷變化的DC輸出轉(zhuǎn)換成由電容穩(wěn)定的高壓DC，然后輸入逆變器，從而產(chǎn)生頻率一致、適合饋入電網(wǎng)的交流波形。

同樣，在混合動(dòng)力/電動(dòng)汽車(chē)或電機(jī)驅(qū)動(dòng)中，使用邏輯或軟件命令控制電機(jī)速度是關(guān)鍵，而體積小、重量輕、經(jīng)濟(jì)性是保證市場(chǎng)增長(zhǎng)的關(guān)鍵。

逆變器，如橋式逆變器，通過(guò)順序切換兩個(gè)橋臂中的上功率開(kāi)關(guān)和下功率開(kāi)關(guān)來(lái)改變流經(jīng)負(fù)載的電流方向。電源開(kāi)關(guān)可以是絕緣柵雙極晶體管(IGBT)或超級(jí)結(jié)型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，或?qū)拵镀骷?，如碳化硅金屬氧化物半?dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，可用于高端應(yīng)用(如高端電動(dòng)汽車(chē)或要求極高能效的地方)。通過(guò)使用脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)，每個(gè)門(mén)可以相對(duì)于所有其他門(mén)被順序控制。

如果電源開(kāi)關(guān)是IGBT，施加到每個(gè)門(mén)的脈寬調(diào)制信號(hào)的頻率通常約為20千赫。場(chǎng)效應(yīng)晶體管可以在高達(dá)數(shù)百千赫的更高頻率下工作。在任何情況下，快速開(kāi)關(guān)都會(huì)導(dǎo)致晶體管兩端電壓的突然變化，從而導(dǎo)致高頻噪聲振蕩，其頻率為開(kāi)關(guān)頻率的諧波。在基于IGBT的風(fēng)力或太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)逆變器中，噪聲信號(hào)的頻率可能高達(dá)1兆赫茲或更高。該噪聲源和其他噪聲源(如系統(tǒng)中其他地方的DC/DC轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān))將耦合到交流輸出電源線，從而損害輸出電能質(zhì)量并造成干擾。這可能會(huì)影響系統(tǒng)本身的控制信號(hào)(如模擬反饋信號(hào))和附近的設(shè)備。

為了防止這種失真和干擾，IEEE  1547和UL  1741標(biāo)準(zhǔn)(適用于分布式電力系統(tǒng)的逆變器，如風(fēng)力或太陽(yáng)能發(fā)電機(jī))對(duì)逆變器輸出中允許的諧波含量施加了限制。EMI也受到FCC  15db部分等標(biāo)準(zhǔn)的限制。

降低開(kāi)關(guān)噪聲

為了符合噪聲和電磁兼容性的適用規(guī)范，整個(gè)系統(tǒng)中設(shè)置了濾波器，可以消除電壓和電流波形產(chǎn)生的諧波，通過(guò)確保電壓和電流波形的同相來(lái)校正功率因數(shù)，并將失真降至最低。

在圖2所示的太陽(yáng)能調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，給出了噪聲衰減濾波器的位置。逆變器輸出端的濾波器旨在消除開(kāi)關(guān)頻率瞬態(tài)，X和Y電容、電感和扼流圈相結(jié)合，消除開(kāi)關(guān)頻率主諧波處的共模和差模噪聲。