[發明專利]單級可升降壓雙Boost逆變器及其控制方法

有效

• 申請號: 201410307997.5
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN104104252B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 湯雨;徐飛
• 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
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種單級可升降壓雙Boost逆變器及其控制方法，屬于電力電子變換器的技術領域。

背景技術

新能源由于受環境等因素的影響，其輸出電壓范圍寬，需要通過升降壓逆變裝置將其逆變成可用的穩定交流電壓。傳統的逆變器當直流側電壓低于輸出的交流電壓時，需要在逆變器的前級加入升壓變換器以達到升壓功能。但兩級式功率變換使系統結構復雜且影響效率。通過工頻變壓器升壓，存在工頻變壓器笨重、體積龐大等缺陷。

單級功率變換器的逆變器有利于功率密度和效率的提升。單級式逆變器具有功率級只有一級，效率高，體積小等優點。雙Boost變換器的逆變器。采用兩組獨立對稱的雙向DC/DC變換器差動輸出，得到純正弦交流電壓。常見的調制方式是使兩組Boost變換器各輸出一路相差180°帶直流偏置的電壓，經差動輸出得到可升降壓的交流輸出電壓。這種調制方式下變換器所有功率開關在整個工頻周期內均處于高頻調制狀態，且電感電流大、開關管電壓電流應力也較大，導致電感損耗、開關管通態損耗與開關損耗增加，同時整個變換器存在內部環流，不利于效率的提升。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種單級可升降壓雙Boost逆變器，包括Boost1升壓單元及Boost2升壓單元，通過增加Boost1旁路開關管、Boost2旁路開關管，構成六個開關管組成的雙Boost逆變器，還公開了該單級可升降壓雙Boost逆變器的控制方法，使得兩組Boost升壓單元與其旁路開關管分時間歇工作，兩組各產生一路相差180°帶直流偏置的半周期的正弦半波，降低了開關管電壓、電流應力，降低電感電流紋波，消除了變換器內部環流，提升了雙Boost逆變器的系統效率。

本發明為解決上述技術問題，采用如下技術方案：

單級可升降壓雙Boost逆變器，包括Boost1升壓單元、Boost2升壓單元，所述Boost1升壓單元包括第一開關管、第二開關管、第一電感、第一電容，Boost2升壓單元包括第三開關管、第四開關管、第二電感、第二電容，第一電感、第一電容、第二電感、第二電容均包括第一端、第二端，其中，第一電感的第一端、第二電感的第一端與直流電源的正極連接；所述第一電感的第二端分別與第一開關管的輸入端、第二開關管的輸出端連接；第一開關管的輸出端分別與第三開關管的輸出端、第一電容的第二端、第二電容的第二端連接；所述第二電感的第二端分別與第三開關管的輸入端、第四開關管的輸出端連接；所述第四開關管的輸入端與第二電容的第一端連接；第一電容的第一端作為該逆變器的第一輸出端；第二電容的第一端作為該逆變器的第二輸出端；還包括Boost1旁路開關管、Boost2旁路開關管，Boost1旁路開關管的輸入端與該逆變器的第一輸出端連接、Boost1旁路開關管的輸出端與第一電感的第一端連接；Boost2旁路開關管的輸入端與該逆變器的第二輸出端連接、Boost2旁路開關管的輸出入端與第二電感的第一端連接。

所述逆變器中的所有開關管的輸入端、輸出端之間均并聯二極管，二極管的陽極與開關管的輸出端連接，二極管的陰極與開關管的輸入端連接。

在正弦波的正半周期內，控制第四開關管、Boost2旁路開關管導通，第三開關管、Boost1旁路開關管關斷，第一開關管、第二開關管互補導通；在正弦波的負半周期內，控制第二開關管、Boost1旁路開關管導通，第一開關管、Boost2旁路開關管關斷，第三開關管、第四開關管互補導通。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

1)本文提出一種單級可升降壓雙Boost逆變器使得開關管的電壓應力與電感的電流應力比傳統方式小。

2)通過半周期調制法，控制開關管半周期高頻工作，旁路開關管工頻切換，減少了變換器的開關損耗。同時其相比傳統方式又減小了一定的導通損耗，消除了變換器的內部環流。

附圖說明

圖1為本發明單級可升降壓雙Boost逆變器。

圖2為傳統雙Boost逆變器的調制方式示意框圖。

圖3為本發明單電感雙Boost逆變器的調制方式示意圖。

圖4為本發明單級可升降壓雙Boost逆變器實驗驅動波形。

圖5為本發明單級可升降壓雙Boost逆變器開關管電壓應力。

圖6為本發明單級可升降壓雙Boost逆變器輸入輸出電壓與電感電流。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案進行詳細說明：