[發(fā)明專利]差分式升降壓單相逆變器及其功率解耦方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710283032.0
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN106887966B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 茆美琴;徐爽;邵日明;張榴晨
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M7/537
• 分類號(hào): H02M7/537;H02M3/158
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生

1.一種差分式升降壓單相逆變器，其特征是：包括左側(cè)雙向升降壓直流變換器(1)、右側(cè)雙向升降壓直流變換器(2)和交流低通輸出濾波電路(3)；所述左側(cè)雙向升降壓直流變換器(1)和右側(cè)雙向升降壓直流變換器(2)輸入側(cè)并聯(lián)，并且共用直流輸入源V_i；所述左側(cè)雙向升降壓直流變換器(1)和右側(cè)雙向升降壓直流變換器(2)輸出側(cè)差分式連接以獲得交流輸出，所述交流輸出通過所述交流低通濾波電路(3)與交流側(cè)v_o連接；

所述差分式升降壓單相逆變器的功率解耦控制方法按如下步驟進(jìn)行：

步驟1、在已知輸出側(cè)交流電壓峰值V_max和輸出側(cè)交流電流峰值I_max的條件下，首先假設(shè)左側(cè)輸出濾波電容電壓v_C1的表達(dá)式如式(1)，右側(cè)輸出濾波電容電壓v_C2的表達(dá)式如式(2)：

v_C1＝V_d+0.5V_max·sin(ωt)+v_add(t) (1)，

v_C2＝V_d-0.5V_max·sin(ωt)+v_add(t) (2)，

其中v_add(t)為待定輸出濾波電容附加電壓，V_d為輸出濾波電容電壓的直流偏移量；

則，交流側(cè)的交流電壓v_o的表達(dá)式如式(3)，交流側(cè)的交流電流i_o的表達(dá)式如式(4)：

v_o＝v_C1-v_C2＝V_max·sin(ωt) (3)，

其中R為輸出端電阻型負(fù)載的電阻值；

步驟2、根據(jù)開關(guān)周期內(nèi)能量平衡的原理首先分別計(jì)算出每個(gè)開關(guān)周期Ts中，交流側(cè)所需能量E_dm0為：

左側(cè)輸出濾波電容C₁所需能量E_dm1為：

右側(cè)輸出濾波電容C₂所需能量E_dm2為：

令C₁＝C₂＝C，則每個(gè)開關(guān)周期T_s中，交流側(cè)和濾波電容所需要的總能量E_dm如式(8)：

其中ω＝120π(rad/s)為輸出交流電壓角頻率，v′_add(t)為v_add(t)的微分，

步驟3、根據(jù)能量平衡，輸入側(cè)提供的能量將等于交流側(cè)和濾波電容所需要的總能量E_dm；為了消除輸入側(cè)能量的二次諧波，式(8)中的交流二次分量應(yīng)為零，如式(9)：

由式(9)獲得待定輸出濾波電容附加電壓v_add(t)的表達(dá)式如式(10)：

則，根據(jù)式(1)和式(10)獲得左側(cè)輸出濾波電容電壓v_C1的表達(dá)式如式(11)，根據(jù)式(2)和式(10)獲得右側(cè)輸出濾波電容電壓v_C2的表達(dá)式如式(12)：

步驟4、設(shè)置左側(cè)輸入開關(guān)Q₁₁占空比d₁如式(13)，右側(cè)輸入開關(guān)Q₂₁占空比d₂如式(14)：

雙向升降壓直流變換器的輸入開關(guān)和輸出開關(guān)采用互補(bǔ)導(dǎo)通模式，即左側(cè)輸出開關(guān)Q₁₂占空比為1-d₁，右側(cè)輸出開關(guān)Q₂₂占空比為1-d₂，以此確定功率解耦方法的所有開關(guān)的控制方式。