一種寬輸入單級雙向升降壓逆變器制造技術

本發明專利技術公開了一種寬輸入單級雙向升降壓逆變器，包括逆變橋、耦合電感、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。在相同電壓增益的情況下，本發明專利技術開關管的占空比相對單個電感電路的占空比要小，即兩個電路在相同的占空比的情況下，本發明專利技術電路的電壓增益更高。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。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了一種寬輸入單級雙向升降壓逆變器，包括逆變橋、耦合電感、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。在相同電壓增益的情況下，本專利技術開關管的占空比相對單個電感電路的占空比要小，即兩個電路在相同的占空比的情況下，本專利技術電路的電壓增益更高。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?！緦＠f明】—種寬輸入單級雙向升降壓逆變器
本專利技術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
。
技術介紹
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，通過弓I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，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: (I)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。
技術實現思路
本專利技術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。本專利技術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，本專利技術具有如下有益效果: 在相同電壓增益的情況下，本專利技術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，本專利技術電路的電壓增益更高?？梢杂行П苊舛O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?！緦＠綀D】【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為本專利技術具體實施例1的電路圖。圖3為本專利技術具體實施例1在輸入電壓Vi=SOV,交流負載500W時的升壓實驗波形圖。圖4為本專利技術具體實施例1在輸入電壓Vi=200V，交流負載500W時的降壓實驗波形圖。圖5為本專利技術具體實施例2的電路圖。圖6為本專利技術具體實施例3的電路圖?！揪唧w實施方式】下面結合附圖對本專利技術的技術方案進行詳細說明: 本專利技術所述的寬輸入單級雙向升降壓逆變器，包括逆變橋、耦合電感、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；所述第一開關單元、第二開關單元均為互補雙向電力電子開關；所述輸出濾波單元包括濾波電容；所述耦合電感包括第一繞組L1、第二繞組L2，通過設置第二繞組L2與第一繞組LI的匝比確定輸出電壓增益。所述逆變橋的第一橋臂包括開關管Q5、開關管Q7，第二橋臂包括開關管Q6、開關管Q8 ;所述第一開關單元包括開關管Q1、開關管Q2，所述第二開關單元包括開關管Q3、開關管Q4。所述開關管包括IGBT管與二極管，所述IGBT管的集電極與所述二極管的陰極連接作為開關管的輸入端，所述IGBT的發射極與所述二極管的陽極連接作為開關管的輸出端；開關管Ql的輸出端與開關管Q2的輸出端連接，開關管Ql的輸入端作為第一開關單元的第一端，開關管Q2的輸入端作為第一開關單元的第二端；開關管Q3的輸入端與開關管Q4的輸入端連接，開關管Q3的輸出端作為第二開關單元的第一端，開關管Q4的輸出端作為第一開關單元的第二端。所述IGBT管可用MOS管、三極管替換，替換原則如下:所述MOS管的漏極、三極管的集電極對應所述IGBT管的集電極連接，所述MOS管的源極、三極管的發射極對應所述IGBT的發射極連接。本專利技術寬輸入單級雙向升降壓逆變器具體電路圖及工作原理如下: 具體實施例1:寬輸入單級雙向升降壓逆變器(I)。如圖2所示的寬輸入單級雙向升降壓逆變器，包括逆變橋，耦合電感，第一開關單元、第二開關單元，濾波電容C ;所述逆變橋的輸入端連接直流電源E ;所述第一繞組LI的同名端與逆變橋第一橋臂的中點連接；所述第一繞組LI的異名端分別與所述第一開關單元的第一端、第二繞組L2的同名端連接；所述第二繞組L2的異名端與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C ;交流負載R與濾波電容C并聯連接；通過設置第二繞組L2與第一繞組LI的匝比確定輸出電壓增益。本實施本文檔來自技高網...

【技術保護點】
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；其特征在于：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。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：湯雨，何耀華，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：