[发明专利]一种直流交流电源变换装置

说明书

本发明公开了一种直流交流电源变换装置，包括依次连接的直流变换单元、交流变换单元、滤波单元；所述直流变换单元用以根据直流电源输出对应的直流母线电压，且直流母线电压高于直流电源的电压；所述交流变换单元用于将直流母线电压转换为对应的交流电压和交流电流，滤波单元用于滤除交流电流和交流电压的纹波，提供平滑的交流电压和交流电流于负载。本发明通过直流变换单元得到较高的直流母线电压以及降低对直流母线侧解耦电容要求，相比于两级式结构，无需变压器，直流、交流单元在同一级，使用开关管数量少，得到的直流母线电压更高，降低了开关损耗，控制简单，可靠性高且整机效率高。

技术领域

本发明涉及电能变换的技术领域，尤其是涉及一种直流交流电源变换装置。

背景技术

随着目前对节能环保的日渐重视，新能源发电应用广泛，但由于受到外界环境等因素的影响，新能源发电系统如太阳能/风能等，其输出电压范围宽，同时其电磁工作环境恶劣，需要配置具有较高升压能力的高效率、高可靠性直流交流变换装置，将新能源输出电压变成电压频率符合要求的交流电压。传统的直流-交流变换电路因存在桥臂直通问题，电磁干扰环境下可靠性较低，其交流输出电压需低于直流输入电压，不能满足以上工作要求。

现有的解决方案是在直流-交流电路中加入交流变压器或直流变换器以达到升压功能，但交流变压器体积庞大笨重且实现成本高，而加入直流变换器的两级式结构使系统实现复杂且影响效率，同时它们可靠性并没有提高；现有的单极式变换器如阻抗源变流器具有升压能力且可靠性较高，但其升压工作需要利用桥臂直通状态，开关管电流应力和导通损耗很大，系统效率低，并且仅适用于三相交流输出应用场合。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明提供一种直流交流电源变换装置，相比传统两级式结构，直流升压能力更高，对电感值要求小，降低电感铜耗、铁耗、磁芯损耗，开关管数量较少且不存在直通状态，变换器整体效率得到提升，系统可靠性高。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种直流交流电源变换装置，包括依次连接的直流变换单元、交流变换单元、滤波单元；

其中，所述直流变换单元用以根据直流电源输出对应的直流母线电压，且直流母线电压高于直流电源的电压；所述直流变换单元包括直流电源、第一电容、第二电容、第一电感、第二电感、第二开关管和第四开关管，当第二开关管和第四开关管中至少一导通时，所述第一电感、第二电感、第二电容储存电能；当第二开关管和第四开关管均关断时，所述第一电感、第二电感、第二电容将各自储存的电能转换给第一电容，以提升第一电容的电压，即直流母线电压；

所述交流变换单元用于接受直流变换单元输出的直流母线电压，并将其转换为对应的交流电压和交流电流；所述滤波单元用于滤除交流电流和交流电压的纹波，提供平滑的交流电压和交流电流于负载。

进一步的，所述直流变换单元还包含第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一开关管、第三开关管；

所述第一电感的第一端与直流电源的正极连接，第一电感的第二端经第二二极管与第二电感的第二端连接；所述第二电感的第一端经第一二极管与直流电源正极连接，第二电感的第二端与第三二极管阳极、第四二极管阳极相连；所述第二电容的第一端与第一二极管阴极连接，第二电容的第二端与第一电感的第二端连接。

进一步的，所述交流变换单元包括相互并联连接的第一桥臂、第二桥臂，其中第一桥臂由第一开关管、第二开关管串接而成，第二桥臂由第三开关管、第四开关管串接而成；所述第一桥臂的中点为第一开关管和第二开关管的连接点，第二桥臂的中点为第三开关管和第四开关管的连接点，第三二极管、第四二极管阴极分别接于第一桥臂中点、第二桥臂中点。

进一步的，所述第一开关管与第二开关管互补导通，且第三开关管和第四开关管互补导通。