[發明專利]一種單相單級式六開關雙輸出分裂源升壓逆變器

有效

• 申請號: 202110703361.2
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113517824B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 朱小全;葉開文;金科
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02M7/537
• 分類號: H02M7/537;H02M7/5387
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 熊玉瑋

本發明公開一種單相單級式六開關雙輸出分裂源升壓逆變器，屬于發電、變電或配電的技術領域。該電路包括：第一電感、第一MOS管、第二MOS管、第一電容組成的升壓電路，第三MOS管、第四MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第一阻感負載組成的第一輸出電路，及，第四MOS管、第五MOS管、第七MOS管、第八MOS管、第二阻感負載組成的第二輸出電路。整個電路結構簡單，電源輸入電流連續，輸入端采用MOS管代替二極管與逆變橋連接，有效避免了二極管高頻換向的問題。該電路采用較少的無源器件，在保證第二輸出電路不降壓條件下，使第一輸出電路具有較高的輸出電壓增益。負載電流連續，可以實現第一輸出電路與第二輸出電路的同幅同頻、同幅異頻、異幅同頻，及異幅異頻輸出。

技術領域

本發明涉及電力電子電路技術，具體涉及一種單相單級式六開關雙輸出分裂源升壓逆變器，屬于發電、變電或配電的技術領域。

背景技術

研究人員在設計電力變流器時所遵循的發展趨勢之一是減少使用無源和有源元件數量，從而降低變流器的總體成本。然而在不同的應用中，要滿足交流負載不斷增長的獨立供電需求，通常為每個負載配置獨立的逆變器，但獨立逆變器的使用使得開關管如IGBT和MOSFET的使用數量增加，驅動電路及驅動電源的數量也隨之增多，這可能會導致系統成本、大小和重量的不必要的增加。

為了保持高電能質量并提高系統的可靠性，降低開關個數的拓撲越來越受到關注。在一些研究中，采用分裂電容支路替換開關橋臂，且兩個變換器共享分裂電容支路，以減少變換器中開關管的數量，這樣的結構得到了廣泛的應用，然而，這類拓撲減少有源器件是在增加無源器件的基礎上實現的。

近年來，一種稱為九開關變換器的拓撲受到廣泛關注。三相輸出的九開關拓撲中開關數量的減少不是通過共用逆變橋的橋臂來實現的，也不是用一系列的電容來替換一個橋臂，而是使雙輸出電路共用一排開關管來減少開關數量，即，九開關結構存在三個開關橋臂和兩個獨立輸出電路。九開關變換器自問世以來一直被廣泛應用，如雙電機驅動、多端口變換器、分布式發電系統等領域。九開關雙輸出變換器雖然減少了有源器件的數量，但是它們只能工作在降壓模式，這是與傳統的電壓型逆變器一樣的，所以在某些需要高電壓增益的應用場景中，這些九開關拓撲會受到限制。為了解決這個問題，傳統的做法之一是利用額外的升壓電路作為前級，從而提升直流鏈路電壓，然而，這種方法會導致損耗增大，效率低，成本高。另一種解決思路是將具有升壓能力的阻抗源網絡嵌入九開關拓撲中，從而得到較高的升壓能力，如采用Z源阻抗網絡和準Z源阻抗網絡等。采用這些阻抗源網絡可以使九開關變換器獲得高電壓增益，但隨之帶來的問題是無源器件的增多，這會導致變換器體積及成本的增加。因此，具有高系統可靠性，同時降低有源器件和無源器件數量的雙輸出高增益逆變器設計是符合電力電子技術發展方向的關鍵技術。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述背景技術的不足，提供一種單相單級式六開關雙輸出分裂源升壓逆變器，同時減少電路中無源元件和有源器件的使用數量，在保證第二輸出電路不降壓的條件下，使第一輸出電路具有較高的輸出電壓增益，提高了系統的功率密度，降低了系統的體積、重量和成本，實現既同時減少有源器件和無源器件的使用數量又提高雙輸出升壓逆變器增益的發明目的，解決現有升壓逆變器為提高輸出增益使用過多無源器件的技術問題以及現有雙輸出變換器為減少有源器件的使用需以增加無源器件為代價的技術問題。

本發明為實現上述發明目的采用如下技術方案：

單相單級式六開關雙輸出分裂源升壓逆變器，包括：第一電感、第一MOS管、第二MOS管、第一電容組成的升壓電路，第三MOS管、第四MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第一阻感負載組成的第一輸出電路，及，第四MOS管、第五MOS管、第七MOS管、第八MOS管、第二阻感負載組成的第二輸出電路。