1.一种低纹波输出电流PWM电流变换器的滤波电路参数设计方法,给定PWM电流变换器的直流母线电压Ud、功率开关器件的开关频率fc或开关频率次谐波角频率ωc=2πfc、负载纹波电流最大允许振幅ΔIo、负载电感Lo和负载电阻Ro,其特征是包括以下步骤:步骤A:构建由开关频率次谐波角频率为ωc的开关频率次谐波电源、串联电抗ωcL、感性负载支路和滤波电路并联电容支路组成的开关频率次谐波等效电路,滤波电路并联电容支路由滤波容抗ωcC和阻尼电阻R串联组成,感性负载支路由感性负载阻抗Zo组成,滤波容抗ωcC和阻尼电阻R串联后与感性负载阻抗Zo并联,L为待设计的滤波电路电感,C为待设计的滤波电容,R为待设计的阻尼电阻;
步骤B:根据所述的负载纹波电流最大允许振幅ΔIo确定出感性负载阻抗Zo的开关频率次谐波电流幅值Im=ΔIo,取负载纹波电流为最大时的PWM占空比,对此时的全桥逆变电路输出方波电压进行傅里叶级数分解,得到开关频率次谐波交流电源电压幅值,计算出所述的滤波电路并联电容支路的开关频率次谐波电压幅值Ucm和负载开关频率次谐波端电压幅值Uom,Ucm=Uom=|Zo|Im;
步骤C:选择所述的滤波电路并联电容支路开关频率次谐波电流与所述的感性负载支路开关频率次谐波电流之间的电流分配系数Kd,计算出滤波电路并联电容支路的开关频率次谐波电流幅值Icm=KdIm,Kd≥Kdmin,Kdmin为设定的最小电流分配系数;
步骤D:将所述的感性负载支路近似成开路,所述的滤波并联电容支路近似成纯电容支路,由所述的直流母线电压Ud、开关频率次谐波电压幅值Ucm、开关频率次谐波电流幅值Icm以及开关频率次谐波角频率ωc计算出滤波电路电感L;
步骤E:根据公式 计算出电气时间常数τ,步骤F:如果τ>τm,将步骤C中的电流分配系数Kd增加1,重复步骤C~E,直至τ≤τm为止,然后计算出滤波电路并联电容支路的开关频率次谐波阻抗的模 以及阻尼电阻与滤波电容 τm为最大允许电气时间常数。
2.根据权利要求1所述的低纹波输出电流PWM电流变换器的滤波电路参数设计方法,其特征是:步骤F结束后,根据公式计算出滤波电路并联电容支路的谐振频率应满足要求 否则,等比例增大滤波电容C、滤波电路电感L或负载电感Lo的大小并重新校验f0只到满足要求为止。
3.根据权利要求1所述的低纹波输出电流PWM电流变换器的滤波电路参数设计方法,其特征是:当PWM电流变换器的功率变换主电路为单相全桥逆变电路时,所述的感性负载阻抗Zo=Ro+jωcLo, PWM占空比为0.5,电流分配系数Kd的最佳值为10。
4.根据权利要求1所述的低纹波输出电流PWM电流变换器的滤波电路参数设计方法,其特征是:当PWM电流变换器采用单极性驱动单相全桥逆变电路时,开关频率次谐波交流电源电压幅值 当PWM电流变换器采用双极性驱动单相全桥逆变电路时,开关频率次谐波交流电源电压幅值
5.根据权利要求1所述的低纹波输出电流PWM电流变换器的滤波电路参数设计方法,其特征是:当PWM电流变换器采用单极性驱动单相全桥逆变电路时,步骤D中,对于单极性驱动单相全桥PWM电流变换器,滤波电路电感 对于双极性驱动单相全桥PWM电流变换器,滤波电路电感
6.根据权利要求1所述的低纹波输出电流PWM电流变换器的滤波电路参数设计方法,其特征是:当PWM电流变换器的功率变换主电路为三相全桥逆变电路时,三相中的a相PWM占空比为0.5,b相PWM占空比为0,c相PWM占空比为1,电流分配系数Kd的最佳值为10。
7.根据权利要求1所述的低纹波输出电流PWM电流变换器的滤波电路参数设计方法,其特征是:当PWM电流变换器的功率变换主电路为三相全桥逆变电路时,a相开关频率次谐波交流电源 的电压幅值 b相开关频率次谐波电源 的电压幅值Ubm=0,c相开关频率次谐波交流电源 的电压幅值Ucm=0。
8.根据权利要求1所述的低纹波输出电流PWM电流变换器的滤波电路参数设计方法,其特征是:当PWM电流变换器的功率变换主电路为三相全桥逆变电路时,步骤D中,滤波电路电感 阻尼电阻 滤波电容 |ZRCa|是a相的滤波电路并联电容支路的开关频率次谐波阻抗的模|ZRCa|。
9.根据权利要求2所述的低纹波输出电流PWM电流变换器的滤波电路参数设计方法,其特征是:所述的滤波电容C、滤波电路电感L或负载电感Lo的增大比例最佳值为10%。
10.根据权利要求1所述的低纹波输出电流PWM电流变换器的滤波电路参数设计方法,其特征是:步骤C中,所述的最小电流分配系数Kdmin的最佳值为10。