有源滤波电路抑制UPS电源BUS电压纹波技术研究

张迎新

(广州市特种机电设备检测研究院研发中心，广东 广州 510180)

0 引言

UPS的ConverterMode工作模式，是指市电输入频率与逆变输出频率不一致的一种工作模式。当逆变电源输出处于正半周，市电输入处于负半周时，或者逆变电源输出处于负半周，市电输入处于正半周时，这两种情况都会导致UPS电源BUS母线电压上产生很大的纹波，电源输入输出电流波动很大，为了使这种情况得到改善，本文选择在半桥逆变电路拓扑中加入有源滤波电路，以此为基础探讨通过适当的控制技术来抑制BUS电压纹波。

1 系统建模

图1 加入滤波网络后的逆变电路架构

如图1虚线框中是加入的有源滤波电路，其目的是通过对开关管Q1、Q2适当的控制，从而实现对BUS电压纹波的抑制。设Q1的占空比为d，由于滤波电路中有电感存在，电感电流不能突变，则Q1关闭时Q2必须开启，那么Q2的占空比就必须与Q1互补，所以可以表示为1－d，设控制输出的调制函数为 vm，采用双极性控制，则占空比可以表示成为DSP中三角波计数值的一半，整个三角波周期为4vt。将 iPFC、iINV看作是对正负BUS电压纹波的扰动信号，用一个信号iN表示，对于BUS电容中心点即有:

iN=iPFC+iINV，对BUS电容中心点列电流方程，对滤波电感列电压方程有:

由(1)、(2)(3)式以及 d、Vbus、ΔV 的表达式可以导出:

设系统为零初始状态，对(4)进行拉普拉斯变换并整理得到:

式(5)就是系统的数学模型，其框图如图2所示。

图2 滤波网络数学模型框图

2 控制系统设计

如图2所示，ΔV对iL的影响可以在控制中加入ΔV的前馈来消除，如图3所示框图变换。……