单相PWM直流电源直流电压波动抑制策略研究

姜晓健，宋汐瑾，郭利辉，许海波

（1.西安石油大学 电子工程学院，陕西 西安 710065；2.许昌学院 电气（机电）工程学院，河南 许昌 461000；3.河南帕沃电气科技有限公司，河南 许昌 461000）

0 引言

在电力电子技术快速发展的今天，单相PWM直流电源因具有较高的功率因数、能量可双向流动等特点，在新能源发电、直流微网、储能等方面得到广泛的应用[1-3]。

单相PWM直流电源的电压和电流工频决定了交流侧的输入功率中同时存在功率直流分量和功率二倍频分量。根据功率守恒定律，输出功率中也会存在功率二倍频分量。该谐波分量对整流器交、直流侧都会产生影响，例如，电能的质量会降低、元器件的使用寿命会缩短、系统的稳定性会降低等。为了抑制二倍频分量，一般的方法是在直流输出侧并联电解电容，且该电解电容的容值比较大。但是，容值较大的电解电容会增大系统的体积、提高系统的成本、系统的动态性能会变差。另外，电解电容抑制低频谐波电压的能力和使用寿命都是有限的[4]。文献［5-7］中滤除直流电压中的二次谐波的方法是在控制策略中采用陷波滤波器。陷波滤波器狭窄的带阻，具有一定的局限性。文献［8-10］中同样是构造了二次谐波的抑制电路，但是对于抑制电路的控制过于复杂。文献［11-13］中的控制策略基于反步法，李雅普诺夫函数的加入，使得运算量增大，准确性难以得到保证。

本文借鉴上述方法，为了减小直流侧电容的容值，在单相PWM直流电源主电路的直流母线上并联二倍频抑制电路，通过由PR控制器控制的双闭环控制策略，有效控制二倍频抑制电路中功率开关管的通断，将直流母线中电压二倍频波动转移至抑制电路的辅助电容Cr和辅助电感Lr中。……