單級雙向升降壓逆變器制造技術

本發明專利技術涉及單級雙向升降壓逆變器，屬于電力電子變換器的技術領域。所述單級雙向升降壓逆變器器輸入端接直流電壓源，輸出端接交流負載。所述單級雙向升降壓逆變器包括依次連接的逆變橋、輸入濾波單元、開關單元、輸出濾波單元。開關單元包括第一互補雙向電力電子開關、第二互補雙向電力電子開關。降壓模式時，第二互補雙向電力電子開關常通，電路等效為傳統降壓逆變器，實現降壓輸出；升壓模式時，第一和第二互補雙向電力電子開關互補導通，實現升壓輸出。本發明專利技術所涉及的單級雙向升降壓逆變器無需升壓變換電路即可實現升降壓輸出，同時實現了雙向傳輸能量。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及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。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對上述
技術介紹
的不足，提供了單級雙向升降壓逆變器。本專利技術為實現上述專利技術目的采用如下技術方案 一種單級雙向升降壓逆變器，其輸入端接直流電壓源，輸出端接交流負載；所述單級雙向升降壓逆變器包括依次連接的逆變橋、輸入濾波單元、開關單元、輸出濾波單元，其中所述逆變橋為單相逆變橋； 輸入濾波單元為濾波電感； 開關單元包括第一互補雙向電力電子開關、第二互補雙向電力電子開關，第一互補雙向電力電子開關包括第一開關管、第二開關管，第二互補雙向電力電子開關包括第三開關管、第四開關管； 輸出濾波單元為濾波電容； 所述濾波電感的一端接單相逆變橋一個橋臂的中點；所述濾波電感的另一端、第一開關管的陽極分別與第三開關管的陽極連接；所述濾波電容正極接第四開關管陽極；所述濾波電容負極、第二開關管陽極分別與單相逆變橋另一個橋臂的中點連接；所述第一開關管陰極與第二開關管陰極連接；所述第三開關管陰極與第四開關管陰極連接。所述單級雙向升降壓逆變器中，開關管包括MOS管和功率二極管，MOS管的漏極與功率二極管的陰極連接，MOS管的源極與功率二極管的陽極連接。所述單級雙向升降壓逆變器中，開關管包括IGBT管和功率二極管，IGBT管的集電極與功率二極管的陰極連接，IGBT管的發射極與功率二極管的陽極連接。一種單級雙向升降壓逆變器，其輸入端接直流電壓源，輸出端接交流負載；所述單級雙向升降壓逆變器包括依次連接的逆變橋、輸入濾波單元、開關單元、輸出濾波單元，其中 所述逆變橋為單相逆變橋； 輸入濾波單元為濾波電感； 開關單元包括第一互補雙向電力電子開關、第二互補雙向電力電子開關，第一互補雙向電力電子開關包括第一開關管、第二開關管，第二互補雙向電力電子開關包括第三開關管、第四開關管； 輸出濾波單元為濾波電容； 所述濾波電感的一端接單相逆變橋一個橋臂的中點；所述濾波電感的另一端、第一開關管的陰極分別與第四開關管的陰極連接；所述濾波電容正極接第四開關管陽極；所述濾波電容負極與第三開關管陽極連接；所述第三開關管陰極、第二開關管陰極分別與單相逆變橋另一個橋臂的中點連接；所述第一開關管陽極與第二開關管陽極連接。所述單級雙向升降壓逆變器中，開關管包括MOS管和功率二極管，MOS管的漏極與功率二極管的陰極連接，MOS管的源極與功率二極管的陽極連接。所述單級雙向升降壓逆變器中，開關管包括IGBT管和功率二極管，IGBT管的集電極與功率二極管的陰極連接，IGBT管的發射極與功率二極管的陽極連接。一種單級雙向升降壓逆變器，其輸入端接直流電壓源，輸出端接交流負載；所述單級雙向升降壓逆變器包括依次連接的逆變橋、輸入濾波單元、開關單元、輸出濾波單元，其中 逆變橋為三相逆變橋； 輸入濾波單元包括=A相濾波電感、B相濾波電感、C相濾波電感； 開關單元包括第一互補雙向電力電子開關、第二互補雙向電力電子開關，第一互補雙向電力電子開關包括第一開關管、第二開關管、第三開關管，第二互補雙向電力電子開關包括第四開關管、第五開關管、第六開關管； 輸出濾波單元包括:A相濾波電容、B相濾波電容、C相濾波電容； 所述A相濾波電感(La)—端與三相逆變橋第一橋臂中點連接；所述A相濾波電感另一端、第一開關管陽極分別與第四開關管陰極連接；所述第四開關管陽極接A相濾波電容正極相濾波電感一端與三相逆變橋第二橋臂中點連接；所述B相濾波電感另一端、第二開關管陽極分別與第五開關管陰極連接；所述第五開關管陽極接B相濾波電容正極；C相濾波電感一端與三相逆變橋第三橋臂中點連接；所述C相濾波電感另一端、第三開關管陽極分別與第六開關管陰極連接；所述第六開關管陽極接C相濾波電容正極；所述第一開關管陰極、第二開關管陰極、第三開關管陰極、A相濾波電容負極、B相濾波電容負極、C相濾波電容負極均接地。所述單級雙向升降壓逆變器中，開關管包括MOS管和功率二極管，MOS管的漏極與功率二極管的陰極連接，MOS管的源極與功率二極管的陽極連接。所述單級雙向升降壓逆變器中，開關管包括IGBT管和功率二極管，IGBT管的集電極與功率二極管的陰極連接，IGBT管的發射極與功率二極管的陽極連接。本專利技術采用上述技術方案，具有以下有益效果:無需升壓變換電路即可實現逆變器的升壓輸出和降壓輸出，同時實現了雙向傳輸能量，進而簡化了逆變器的結構。附圖說明圖1為單級單相雙向升降壓逆變器的框圖。圖2為具體實施例1的電路圖。圖3為具體實施例1在輸入電壓Vi=200V，R=Ikff時的實驗波形圖。圖4為具體實施例1在輸入電壓Vi=400V，R=Ikff時的實驗波形圖。圖5為具體實施例2的電路圖。圖6為具體實施例3的電路圖。圖7至圖8為具體實施例3在輸入電壓Vi=300V，調制比M=l，R=20 Ω時的實驗波形圖。圖9至圖10為具體實施例3在輸入電壓Vi=700V，調制比M=0.89，R=20 Ω時的實驗波形圖。圖中標號說明:E為直流電壓源、Qf Q12為第一至第十二開關管，L為濾波電感、C為濾波電容，R為交流負載，La、Lb、Lc為A、B、C相濾波電感，Ca、Cb、Cc為A、B、C相濾波電容。具體實施例方式下面結合附圖對專利技術的技術方案進行詳細說明: 本專利技術所述的單相雙向升降壓逆變器框圖如圖1所示，包括依次連接的逆變橋、輸入濾波單元、開關單元、輸出濾波單元。單相雙向升降壓逆變器輸入端接直流電壓源E，輸出端接交流負載R。具體實施例1:單級單相雙向升降壓逆變器(I)。如圖2所示的單級單相雙向升降壓逆變器，包括單相逆變橋、濾波電感L、開關單元、濾波電容C。單相逆變橋包括兩個橋臂，第一橋臂包括第五、第六開關管Q5、Q6，第二橋臂包括第七、第八開關管Q7、Q8。第五開關管Q5陰極與第六開關管Q6的陽極連接，第七開關管Q7陰極與第八開關管Q8陽極連接，第五開關管Q5陽極與第七開關管Q7陽極的連接點為單相逆變橋的正端，第六開關管Q6陰極與第八開關管Q8陰極的連接點為單相逆變橋的負端。第五、第六、第七、第八開關管Q5、Q6、Q7> Q8采用SP本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種單級雙向升降壓逆變器，其輸入端接直流電壓源，輸出端接交流負載；其特征在于所述單級雙向升降壓逆變器包括依次連接的逆變橋、輸入濾波單元、開關單元、輸出濾波單元，其中：所述逆變橋為單相逆變橋；輸入濾波單元為濾波電感（L）；開關單元包括第一互補雙向電力電子開關、第二互補雙向電力電子開關，第一互補雙向電力電子開關包括第一開關管（Q1）、第二開關管（Q2），第二互補雙向電力電子開關包括第三開關管（Q3）、第四開關管（Q4）；輸出濾波單元為濾波電容（C）；所述濾波電感（L）的一端接單相逆變橋一個橋臂的中點；所述濾波電感（L）的另一端、第一開關管（Q1）的陽極分別與第三開關管（Q3）的陽極連接；所述濾波電容（C）正極接第四開關管（Q4）陽極；所述濾波電容（C）負極、第二開關管（Q2）陽極分別與單相逆變橋另一個橋臂的中點連接；所述第一開關管（Q1）陰極與第二開關管（Q2）陰極連接；所述第三開關管（Q3）陰極與第四開關管（Q4）陰極連接。

【技術特征摘要】
1.一種單級雙向升降壓逆變器，其輸入端接直流電壓源，輸出端接交流負載；其特征在于所述單級雙向升降壓逆變器包括依次連接的逆變橋、輸入濾波單元、開關單元、輸出濾波單元，其中: 所述逆變橋為單相逆變橋； 輸入濾波單元為濾波電感(L)； 開關單元包括第一互補雙向電力電子開關、第二互補雙向電力電子開關，第一互補雙向電力電子開關包括第一開關管(Q1)、第二開關管(Q2)，第二互補雙向電力電子開關包括第三開關管(Q3)、第四開關管(Q4)； 輸出濾波單元為濾波電容(C)； 所述濾波電感(L)的 一端接單相逆變橋一個橋臂的中點；所述濾波電感(L)的另一端、第一開關管(Ql)的陽極分別與第三開關管(Q3)的陽極連接；所述濾波電容(C)正極接第四開關管(Q4)陽極；所述濾波電容(C)負極、第二開關管(Q2)陽極分別與單相逆變橋另一個橋臂的中點連接；所述第一開關管(Ql)陰極與第二開關管(Q2)陰極連接；所述第三開關管(Q3)陰極與第四開關管(Q4)陰極連接。2.根據權利要求1所述的單級雙向升降壓逆變器，其特征在于所述開關管包括MOS管和功率二極管，MOS管的漏極與功率二極管的陰極連接，MOS管的源極與功率二極管的陽極連接。3.根據權利要求1所述的單級雙向升降壓逆變器，其特征在于所述開關管包括IGBT管和功率二極管，IGBT管的集電極與功率二極管的陰極連接，IGBT管的發射極與功率二極管的陽極連接。4.一種單級雙向升降壓逆變器，其輸入端接直流電壓源，輸出端接交流負載；其特征在于所述單級雙向升降壓逆變器包括依次連接的逆變橋、輸入濾波單元、開關單元、輸出濾波單元，其中: 所述逆變橋為單相逆變橋； 輸入濾波單元為濾波電感(L)； 開關單元包括第一互補雙向電力電子開關、第二互補雙向電力電子開關，第一互補雙向電力電子開關包括第一開關管(Q1)、第二開關管(Q2)，第二互補雙向電力電子開關包括第三開關管(Q3)、第四開關管(Q4)； 輸出濾波單元為濾波電容(C)； 所述濾波電感(L)的一端接單相逆變橋一個橋臂的中點；所述濾波電感(L)的另一端、第一開關管(Ql)的陰極分別與第四開關管(Q4)的陰極連接；所述濾波電容(C)正極接第四開關管(Q4)陽極；所述濾波電容(C)負極與第三開關管(Q3)陽極連接；所述第三開關管(Q3)陰極、第二開關管(Q2)陰極分別與單相逆變橋另一個橋臂的中點連接；所述第一開關管(Ql)陽極與第二開關管(Q2)陽極連接。5...

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