[实用新型]基于双Boost电路前级逆变单相高频链隔离型DC-AC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及双Boost电路和AC-AC变换电路，属于直流/交流电能变换领域。 

技术背景

1双Boos电路 

如图1所示，双Boost电路由两个全控开关和两个储能电感组成，通过一定的控制方法可以实现其任意开关周期内Boost电路的升压输出；与普通的采用全桥逆变电路实现高频变换相比，其特点是不仅减少了前级逆变电路开关的个数，提高了效率，而且可以缩小高频变压器的变比，进而减少了变压器的体积和分布参数。 

2高频链技术与高频变压器 

一般情况下变换器中都是使用工频变压器来调整电压比和进行隔离，工频变压器应用广泛、性能可靠、技术成熟。但是采用工频变压器，使系统整体的体积大，重量重；系统输出滤波器体积庞大，笨重；工频变压器和输出滤波电感会产生噪音；对于输入电压或负载的波动，系统的动态响应特性差。为了克服工频变压器以上的缺点，高频链技术应运而生，它是利用高频变压器替代低频逆变中的工频变压器，在实现调整变压器比、电气隔离的同时，有效的减小了变压器的体积和重量，同时减小了整个系统的体积和重量。 

3双向开关与整流电路 

双向开关是指在导通时可以流过双向电流，关断时能够阻断双向电压具有自关断能力的器件，又被称为四象限开关。目前市场上没有此类型的功率器件，所以双向开关通常是由单向开关组合而成。目前常用的IGBT组合双向开关主要有四种形式：桥式双向开关、并联型双向开关、共发射极反向串联组合双向开关和共集电极反向串联组合双向开关。如图2所示，桥式双向开关仅需一个IGBT，门极驱动电路少，但任意时刻都有3个器件同时参与导通，导通压降较大，损耗较高。如图3所示，并联型双向开关需要由两个IGBT功率开关与两个快速二极管组合而成。由于IGBT只能承受单向电压，因此需要在线路中增加两个快速二极管以承受反向电压。如图4所示共发射极反向串联组合双向开关将两个IGBT的发射极反向串联，利用器件内部的续流二极管以阻挡反向电压，结构紧凑，方便简单，开关损耗也较低，而且它可以对电流的方向进行控制。如图5所示共集电极反向串联组合双向开关结构与共发射极反向串联组合双向开关结构类似，只是共集电极反向串联组合双向开关是将IGBT的集电极反向串联。 

现代常用的整流电路按照组成的器件可以分为不可控整流电路、半控整流电路和全控整流电路。组成不可控整流电路的器件为不控型器件，组成半控整流电路的器件为全控型器件不控器件而组成全控整流电路的器件全部为全控型器件。 

发明内容

本发明提出一种基于双Boost电路前级逆变单相高频链隔离型DC-AC变换器，电路结构如图11所示包括双Boost电路、高频变压器和交交变换电路。其前级电路采用双Boost电路， 交交变换电路采用单相矩阵变换电路，双Boost电路的输出电压通过高频变压器进行升降压变换和隔离后作为交交变换电路的输入，通过交交变换电路变换后得到所需输出电压。 

本发明中的双Boost电路的结构类似普通的交错并联型的双Boost DC/DC变换电路。不同之处是双Boost电路的输出省去了其中的整流二极管，变直流输出为高频交流输出。通过控制两个Boost变换器交替工作，可以实现DC/HFAC的能量变换。通过适当的拓扑组合可以将该拓扑应用与具有电气隔离特性的任意能量变换电路中，从而可以扩展其在电能变换领域的应用范围。 

本发明中交交变换电路采用功率开关为双向开关的单相矩阵变换电路。功率开关可分别为桥式双向开关、并联型双向开关、共发射极反向串联组合双向开关或共集电极反向串联组合双向开关，根据组成单相矩阵变换电路的功率开关的不同，基于双Boost电路前级逆变单相高频链隔离型DC-AC变换器可以分为图6所示的基于双Boost电路前级逆变单相高频链隔离型桥式组合双向开关矩阵式DC-AC变换器；图7所示的基于双Boost电路前级逆变单相高频链隔离型并联型双向开关矩阵式DC-AC变换器；图8所示的为基于双Boost电路前级逆变单相高频链隔离型共发射极反向串联双向开关矩阵式DC-AC变换器；图9所示的基于双Boost电路前级逆变单相高频链隔离型共集电极反向串联双向开关矩阵式DC-AC变换器。使用单相矩阵变换电路后，电压的输出电压的幅值和频率可以分别控制，理论上频率可以达到任意值；输入功率因数能够灵活调节，最大可以达到0.99以上；采用双向开关后，变换器可以实现能量双向流动；没有中间储能环节，整个变换器结构紧凑，效率高。 

附图说明

图1为双Boost电路 

图2为桥式组合双向开关