[發明專利]一種正激式單級隔離逆變器

無效

• 申請號: 200910184501.9
• 申請日: 2009-08-28
• 公開（公告）號: CN101635528A
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發明（設計）人: 張犁;吳紅飛;邢巖
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48;H02M7/515
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 許 方

技術領域

本發明涉及一種逆變器，尤其涉及一種正激式單級隔離逆變器，屬于電力電子變換器領 域。

背景技術

能源的潛在危機和生態環境的惡化，使世界各國積極開發包括燃料電池發電在內的新能 源及可再生能源。隨著可再生能源的開發利用，適用于太陽能陣列的逆變器和燃料電池用逆 變器得到了廣泛地研究。由于太陽能電池和燃料電池每個單元的輸出電壓較低，所以在串聯 數量很少的情況下，并網逆變器的輸入電壓較低，但輸出電壓為市電220Vac，這樣逆變器就 需要具有直流電壓的提升和逆變的功能。

通常逆變器依照級數可以劃分為單級式逆變器和多級式逆變器。具有電氣隔離功能的單 級式逆變器的基本形式就是高頻鏈逆變技術，國內外學者對其做了大量研究，取得了不少有 價值的研究成果。1995年Walker?Jim提出了一種單四象限反激逆變器，反激逆變器的變壓器有 四組繞組，一個原邊繞組，一個回饋繞組和兩個整流繞組，該逆變器由三只MOSFET和四只 二極管組成，可以四象限工作，并具有電氣隔離，輸入輸出變化范圍寬的特點；文獻“梁永 春，孫林，龔春英，嚴仰光，反激逆變器研究，中國電機工程學報，2005，vol.25(24)：85-89”中研究 了一種新穎的反激逆變器，其拓撲結構簡單，由兩路雙向反激變換器組合得到，共有四只 MOSFET及其體二極管組成四象限功率開關，該拓撲每個周期僅有一只功率管高頻斬波，開 關、導通損耗小，而且每一種開關模式都可以等效為反激變換器，簡化了控制和驅動電路， 可靠性高。但是，由于上述單級式逆變器其基本拓撲采用反激變換器，因此僅適合應用于小 功率場合。中國發明專利“CN1761140”和“CN1758521”分別提出了單級雙向升壓直流變 換器型高頻環節逆變器、單級雙向降壓直流變換器型高頻環節逆變器的電路結構，這兩種電 路結構的基本思想是由兩個相同的、輸出反相低頻正弦脈動直流電壓的高頻電氣隔離雙向功 率流直流變換器以差動電路構成，包括單管正激式、推挽式、推挽正激式、雙管正激式、半 橋式、全橋式電路，因此在輸出正弦波的任意半周，總有一個直流變換器處于閑置狀態，器 件的利用率沒有達到最大化，變壓器磁芯的利用率較低。

發明內容

本發明針對背景技術中高頻鏈逆變技術存在的缺陷而提出一種電路結構簡單、變換效率 及可靠性高、適用于中小功率場合的正激式單級隔離逆變器。

本發明的正激式單級隔離逆變器，其結構包括：原邊電路、主功率變壓器和副邊電路， 其中：原邊電路包括直流電源和第一至第四功率開關管，直流電源的正極分別連接第一功率 開關管的漏極和第三功率開關管的漏極，直流電源的負極分別連接第二功率開關管的源極和 第四功率開關管的源極；主功率變壓器包括原邊繞組和副邊繞組，原邊繞組的同名端分別連 接第一功率開關管的源極和第二功率開關管的漏極，原邊繞組的非同名端分別連接第三功率 開關管的源極和第四功率開關管的漏極；副邊電路包括第一和第二四象限高頻功率開關、濾 波電感和濾波電容，第一四象限高頻功率開關的一端連接副邊繞組的同名端，第一四象限高 頻功率開關的另一端分別連接第二四象限高頻功率開關的一端和濾波電感的一端，第二四象 限高頻功率開關的另一端分別連接副邊繞組的非同名端、濾波電容的一端和輸出負載的一端， 濾波電感的另一端分別連接濾波電容的另一端和輸出負載的另一端。

本發明具有如下有益效果：

(1)輸入輸出端高頻電氣隔離，輸出與輸入電壓匹配能力強；

(2)原邊開關管的電壓應力為輸入電壓，因此適用于中高壓輸入場合；

(3)保留了雙管正激變換器原邊開關管電壓應力低、不存在橋臂直通、可靠性高等優點；

(4)原邊由兩路雙管正激變換器并聯構成，并進一步簡化，其原邊不需要磁復位二極管，利 用功率開關管的體二極管實現磁復位功能，實現了開關管的復用，簡化了電路結構；

(5)雙向功率流，單級功率變換，變壓器原副邊高頻電氣隔離，變壓器在半個市電周期雙向 磁化，提高了變壓器磁芯的利用率，減小了整體體積，并具有高功率密度，高效率及高可靠 性，特別適合于太陽能以及燃料電池的并網發電。

附圖說明

圖1是本發明正激式單級隔離逆變器的電路原理圖。

圖2(a)～(d)分別是四種四象限高頻功率開關的電路示意圖。

圖3是本發明采用圖2(a)所示的四象限高頻功率開關時的實施例電路原理圖。