[發明專利]一種寬輸入單級雙向升降壓逆變器

有效

• 申請號: 201310342367.7
• 申請日: 2013-08-08
• 公開（公告）號: CN103457506A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 湯雨;何耀華
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02M7/797
• 分類號: H02M7/797
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

技術領域

本發明涉及一種寬輸入單級雙向升降壓逆變器，屬于電力電子變換器的技術領域。

背景技術

?逆變器廣泛應用于電機驅動，不間斷供電電源，感應加熱，靜態無功發生器和補償器以及有源濾波等場合。傳統的逆變器電路拓撲包括電壓源逆變器和電流源逆變器兩類。

電壓源逆變器的輸出交流電壓低于直流母線電壓，因此電壓源逆變器本質上是一個降壓型逆變器，為了實現升壓變換的功能，需要額外增加一級升壓變換電路，導致變換器整體結構復雜。

電流源逆變器本質上是一個升壓型逆變器，為了實現降壓變換的功能，需要額外增加一級降壓變換電路，導致變換器整體結構復雜；電流源逆變器只能實現單向功率傳輸，能量不能雙向流動。

為了解決電壓源逆變器和電流源逆變器存在的上述問題，學者提出了Z源逆變器的概念，通過引入一個Z源網絡將逆變器主電路與電源耦合起來。與電壓源和電流源逆變器相比，Z源逆變器能夠提供升降壓變換的功能，但同樣不能實現能量的雙向傳輸，同時引入了額外的由電感，電容組成的無源元件，增加了系統的體積，重量和實現成本，同時控制復雜。國內外又在此基礎上陸續提出了一些改型的Z源逆變器電路，其本質都是通過引入無源元件來實現升壓，都存在上述問題。

中國國家知識產權局，申請號為：201310020215.5，專利名稱為“單級雙向升降壓逆變器”的專利文件，公開了一種輸入濾波單元為單個濾波電感的單級雙向升降壓逆變器，該逆變器有效解決了傳統逆變器采用無源元件來實現升壓產生的一些問題。

但是該專利公開的單級雙向升降壓逆變器仍存在以下問題：

（1）升壓能力有限，即升壓比低，有些應用場合需要電路具有很高的升壓比，而只有一個電感的電路在實現高的升壓比時，需要開關管驅動信號的占空比很大，會惡化二極管反向恢復帶來的問題，增加了開關損耗。

（2）過高的占空比，會加大電感的紋波，降低系統效率。

因此，解決這些問題對提升逆變器性能至關重要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種寬輸入單級雙向升降壓逆變器，解決了現有技術中的逆變器得到高增益需要高占空比的問題。

本發明為解決上述技術問題，采用如下技術方案：

一種寬輸入單級雙向升降壓逆變器，包括逆變橋、電感、開關單元、輸出濾波單元；所述逆變橋包括第一橋臂、第二橋臂；所述開關單元包括第一開關單元、第二開關單元；所述第一開關單元、第二開關單元分別包括第一端、第二端；所述輸出濾波單元包括濾波電容；所述電感的一端與所述第一橋臂的中點連接，所述電感的另一端分別與第一開關單元的第一端、第二開關單元的第一端連接；所述第一開關單元的第二端與所述第二橋臂的中點連接，且所述第一開關單元的第二端與所述第二開關單元的第二端之間連接濾波電容；所述電感為耦合電感，所述耦合電感包括第一繞組、第二繞組，通過設置第二繞組與第一繞組的匝比確定輸出電壓增益。

???????所述第一繞組的同名端與所述第一橋臂的中點連接；所述第一繞組的異名端分別與所述第一開關單元的第一端、第二繞組的同名端連接；所述第二繞組的異名端與第二開關單元的第一端連接。

???????所述第一橋臂的中點與所述第一繞組的異名端連接；所述第一繞組的同名端分別與所述第二繞組的同名端、第二開關單元的第一端連接；所述第二繞組的異名端與所述第一開關單元的第一端連接。

所述第一橋臂的中點分別與所述第一繞組的同名端、第二繞組的同名端連接；所述第一繞組的異名端與所述第一開關單元的第一端連接；所述第二繞組的異名端與所述第二開關單元的第一端連接。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

在相同電壓增益的情況下，本發明開關管的占空比相對單個電感電路的占空比要小，即兩個電路在相同占空比的情況下，本發明電路的電壓增益更高。可以有效避免二極管反向恢復帶來的問題，減小了開關損耗，延長了開關管的使用壽命。

占空比小，產生的電感紋波小，同時提升了系統工作效率。

附圖說明

圖1為現有技術寬輸入單級雙向升降壓逆變器的框圖。

圖2為本發明具體實施例1的電路圖。

圖3為本發明具體實施例1在輸入電壓V_i=50V，交流負載500W時的升壓實驗波形圖。

圖4為本發明具體實施例1在輸入電壓V_i=200V，交流負載500W時的降壓實驗波形圖。

圖5為本發明具體實施例2的電路圖。