[發明專利]一種少開關、無漏電流單級升壓DC/AC變換器及其控制方法

有效

• 申請號: 202110920965.2
• 申請日: 2021-08-11
• 公開（公告）號: CN113507228B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 胡雪峰;張勝藍;丁新平;毛鵬
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 劉慧

本發明公開一種少開關、無漏電流單級升壓DC/AC變換器及其控制方法，涉及電力電子變換器技術領域,包括功率開關管S₁、S₂、S₃和S₄，二極管D、電感L₁、L₂和開關電容C_C，二極管D的陽極端連接輸入電源U_in一端，二極管D的陰極端連接電感L₁的一端，開關電容C_C一端連接電感L₁另一端和功率開關管S₁與S₄的A端，開關電容C_C另一端連接功率開關管S₂和S₃的C端；同時，本發明在使用時，通過采用的開關管S₂和S₃在整個周期內以工頻方式開關，開關管S₁和S₄僅在各自工作的半周期內高頻動作，控制方式較簡單，且選用的高頻開關僅需兩個，不僅節約了成本，也能很好的減小變換器正常工作時的開關損耗，提高系統的效率。

技術領域

本發明涉及電力電子變換器技術領域，具體的是一種少開關、無漏電流單級升壓DC/AC變換器及其控制方法。

背景技術

隨著全球能源供應的不斷緊缺，電力電子變換裝置被廣泛應用于交通、國防、船舶和生活等各領域，以實現不同頻率、幅值、電壓波形等電能形式的變換。

逆變器是一種將直流輸入的電壓或電流轉換成交流輸出的電壓或電流的變換器，被廣泛的應用于新能源發電系統、電力驅動系統、可再生能源分布式發電的控制與變換、有源電力濾波器、交流不間斷電源等場合。因此，研究具有可靠性、高效性、體積小、效率高、功率密度大的升壓逆變器具有重要現實意義。

傳統的小功率逆變系統主要由直流升壓電路和逆變電路這兩級實現，也即通過前一級增加的直流斬波電路對輸入先進行升壓操作，而后再通過后一級逆變拓撲對所抬升的電壓進行逆變。此類結構不僅滿足了光伏電池板在不同環境下的輸出特性，使得輸入側可以在較寬的電壓范圍內隨意變換，也使得對電路拓撲的運行控制比較容易。但增加的功率傳輸級數不僅增加了元器件數量，也減小了系統的功率密度，且不利于系統效率的改善。

近些年，越來越多的學者與高校研究人員開始將研究方向轉為單級式的升壓逆變器結構。以2002年彭方正提出的Z源逆變器(Z-source inverter,ZSI)為代表的單級式升壓逆變器具有獨特的性能，解決了傳統電壓源逆變器的一些不足。它允許同一橋臂上管直通從而實現其升降壓變換的功能，提高了逆變器可靠性，并且避免了由死區引起的輸出波形畸變。但是這種逆變器拓撲具有結構復雜、直流母線電壓低于電容電壓等一系列問題，想要應用于實際，還需更多的研究與驗證。

在文獻《ANovel Single Stage Zero Leakage CurrentTransformer-lessInverter for Grid ConnectedPV Systems》IEEE2015中，公開了一種無漏電流單級式的升壓逆變器。該逆變器擁有固有的Buck-Boost變換器的升降壓能力，使得輸出電壓既可高于輸入電壓，也可低于輸入電壓。并且在光伏陣列的負極端子和電網中性點之間具有公共接地，這確保了低直流輸入電壓和零漏電流通過光伏陣列的寄生電容，有效的抑制了共模電流的產生。其不足之處在于，該變換器的提出是為了降低光伏陣列電壓轉換中的漏電流，但是該變換器結構中的開關管較多，且大多工作在高頻狀態下，導致整個系統體積增大，損耗增加，同時也降低了系統的效率與可靠性。

發明內容

為解決上述背景技術中提到的不足，本發明的目的在于提供一種少開關、無漏電流單級升壓DC/AC變換器及其控制方法，本發明旨在提供一種具有更強升壓能力、更高集成度、更高效的升壓逆變器。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：