[发明专利]一种单电感双Boost逆变器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子变换技术领域，具体涉及一种单电感双Boost逆变器及其控制方法。

背景技术

新能源由于受环境等因素的影响，其输出电压范围宽，需要通过升降压逆变装置将其逆变成可用的稳定交流电压。传统的逆变器当直流侧电压低于输出的交流电压时，需要在逆变器的前级加入升压变换器以达到升压功能。但两级式功率变换使系统结构复杂且影响效率。通过工频变压器升压，存在工频变压器笨重、体积庞大等缺陷。

单级功率变换器的逆变器有利于功率密度和效率的提升，单级式逆变器具有功率级只有一级，效率高，体积小等优点。双Boost变换器的逆变器,采用两组独立对称的双向DC/DC变换器差动输出，得到纯正弦交流电压。常见的调制方式是使两组Boost变换器各输出一路相差180°带直流偏置的电压，经差动输出得到可升降压的交流输出电压。这种调制方式下变换器所有功率开关在整个工频周期内均处于高频调制状态，且电感电流大、开关管电压电流应力也较大，导致电感损耗、开关管通态损耗与开关损耗增加，同时整个变换器存在内部环流，不利于效率的提升。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种单电感双Boost逆变器，两个Boost升压单元共用一个升压电感，可有效提升传统双Boost逆变器的效率和缩小了逆变器的体积；同时提出了一种单电感双Boost逆变器的控制方法，控制两个Boost升压单元的开关管分别在正弦波的正负半周期内交替工作，降低开关管电压、电流应力，降低电感电流纹波，消除变换器内部环流。

本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种单电感双Boost逆变器，包括Boost升压单元Ⅰ、Boost升压单元Ⅱ，升压电感，开关管Ⅰ，Boost升压单元Ⅰ的输入端与Boost升压单元Ⅱ的输入端并联连接，Boost升压单元Ⅰ的输出端与Boost升压单元Ⅱ的输出端串联连接后作为该逆变器的输出端，逆变器的输出端包括第一端、第二端，Boost升压单元Ⅰ包括开关管Ⅱ、开关管Ⅲ；Boost升压单元Ⅱ包括开关管Ⅳ、开关管Ⅴ；所述开关管均包括输入端、输出端、控制端，还包括开关管Ⅵ、开关管Ⅶ，逆变器输出端的第一端与直流电源的正极之间连接开关管Ⅵ，逆变器输出端的第二端与直流电源正极之间连接开关管Ⅶ；Boost升压单元Ⅰ与Boost升压单元Ⅱ共用一个升压电感及开关管Ⅰ，其中，升压电感的一端、开关管Ⅰ的输出端均与直流电源的正极连接，升压电感的另一端、开关管Ⅰ的输入端均与Boost升压单元Ⅰ输入端的正极、Boost升压单元Ⅱ输入端的正极连接。

开关管的输入端、输出端之间均并联二极管，二极管的阳极与开关管的输出端连接，二极管的阴极与开关管的输入端连接。

在正弦波的正半周期内，控制开关管Ⅰ处于高频开关状态，开关管Ⅱ、开关管Ⅶ处于常通状态，控制开关管Ⅲ与开关管Ⅰ互补导通；在正弦波的负半周期内，控制开关管Ⅰ处于高频开关状态，开关管Ⅳ、开关管Ⅵ处于常通状态，控制开关管Ⅴ与开关管Ⅰ互补导通。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明的单电感双Boost逆变器电路共用一个升压电感及高频开关管，有利于提高功率密度，缩小了逆变器的体积。使得开关管的电压应力与电感的电流应力比传统方式小，共用升压电感L1和高频开关管S1，。

2、应用半周期调制法，使得两个Boost升压单元的开关管处于半周高频工作，旁路开关管工频切换状态，减少了逆变器的开关损耗。同时与传统控制方式相比，又减小了导通损耗，消除了变换器的内部环流。

附图说明

图1为本发明单电感双Boost逆变器的电路图。

图2为传统双Boost逆变器的调制方式示意框图。

图3为本发明单电感双Boost逆变器的调制方式示意图。

图4为本发明单电感双Boost逆变器实验驱动波形。

图5为本发明单电感双Boost逆变器实验驱动波形。

图6为本发明单电感双Boost逆变器开关管电压应力。

图7为本发明单电感Boost逆变器输入输出电压与电感电流。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：