[发明专利]具有抑制耦合电感漏感影响的高升压比Y源逆变器

说明书

技术领域

本发明属于逆变器技术领域。

背景技术

传统的电压源和电流源逆变器由于结构简单，成本较低，在交流电机驱动、电源、混合动力电动汽车、太阳能电池系统和其它工业中有着重要的应用。但是由于传统逆变器存在负载感性和容性的限制，升压或降压逆变器的两级式复杂结构以及死区时间导致输出电压波形畸变等问题。在2002年，一种阻抗源逆变器—Z源逆变器被提出，它不同于传统的电压源和电流源逆变器，在电源与逆变桥之间加入一个由电感和电容组成的阻抗网络替代了传统Boost电路，利用同一桥臂上、下两个开关的直通来提升直流母线电压。克服了加入死区时间带来的输出电压波形畸变的问题，增加了系统可靠性。同时作为单级系统，减少了有源器件个数，系统的控制复杂程度降低，安全性获得很大提高。

为了进一步提高Z源拓扑的升压比，结合磁耦合技术，人们提出了一系列的阻抗源逆变器拓扑结构。耦合电感的引入使阻抗源逆变器拥有更高的升压比，因此直通占空比就可以相应的减少，进而增加调制比以提高直流母线电压的利用率。LCCT-qZSI具有输入电流连续，较高抗EMI性能的优点；Trans-Z源逆变器，在降低元器件数量的同时，利用耦合电感提高输出电压范围，升压系数由1/(1-2d)增加到1/[1-(2+ntz)d](ntz为耦合电感的匝数比)；Γ-Z源逆变器，相对于Trans-Z元器件数量相同只是位置略有不同，Γ-Z源逆变器通过减少匝数比ngz来提高升压因子，其升压因子为1/{1-[1+1/(ngz-1)]d}。综合以上阻抗源拓扑的优点，2014年，提出了Y源阻抗网络。相比于其他耦合电感阻抗网络，Y源逆变器具有更高的升压能力，同时由于三端耦合电感匝数比选择的灵活多变，可以更加灵活地满足各种设计需要，具有更广泛的应用前景。

但是，Y源逆变器也有缺点，比如输入电流不连续；具有很大的启动冲击电流；耦合电感的漏感导致母线出现电压尖峰，同时带来直通占空比的丢失。

发明内容

本发明是为了解决现有Y源逆变器输入电流不连续、启动冲击电流大且耦合电感的漏感导致母线出现电压尖峰及直通占空比丢失的问题，现提供具有抑制耦合电感漏感影响的高升压比Y源逆变器。

具有抑制耦合电感漏感影响的高升压比Y源逆变器，包括Y源网络电路和逆变桥电路，Y源网络电路为逆变桥电路供电，逆变桥电路为负载或电网供电，

Y源网络电路包括：输入电感L_in、电解电容C₁、电解电容C₂、二极管D₁、耦合电感N₁、耦合电感N₂和耦合电感N₃；

输入电感L_in的一端连接直流电源V_in的正极，输入电感L_in的另一端同时连接二极管D₁的阳极和电解电容C₂的负极，二极管D₁的阴极同时连接电解电容C₁的正极和耦合电感N₃的异名端，电解电容C₁的负极连接直流电源V_in的负极，电解电容C₂的正极连接耦合电感N₁的同名端，耦合电感N₁的异名端、耦合电感N₂的同名端和耦合电感N₃的同名端相耦合，耦合电感N₂的异名端作为Y源网络电路的正向输出端，电解电容C₁的负极作为Y源网络电路的负向输出端。

本发明提出一种具有抑制耦合电感漏感影响的高升压比Y源逆变器，该逆变器克服了传统Y源逆变器输入电流不连续，启动冲击电流大等缺点。本发明具有更高的升压比，磁芯的尺寸减小了33％，并且对耦合电感漏感的影响有一定的抑制作用，母线电压尖峰减小了20％，直通占空比损失减小了33％。此外，由于加入的电解电容可以阻止磁芯的饱和，系统性能更加稳定。

本发明的逆变器适用于交流电机驱动、电源、混合动力电动汽车、太阳能电池系统和其它工业中。

附图说明

图1为本发明所述的具有抑制耦合电感漏感影响的高升压比Y源逆变器的电路结构示意图；

图2为本发明所述的高升压比Y源逆变器在直通模式下的电路原理图；

图3为本发明所述的高升压比Y源逆变器在非直通模式下的电路原理图；

图4为输入电压电流和输出电压电流的实验波形图；