[发明专利]一种单级式高增益五开关Boost型逆变器

说明书

本发明涉及一种单级式高增益五开关Boost型逆变器，针对带耦合电感的单级式Boost型逆变器的低压侧换相二极管损耗大的问题，通过引入一个开关管来移除低压侧两个换相二极管，从而减小低压侧二极管所带来的导通损耗，提高整体效率。以相同开关管参数计算并仿真比较所述拓扑与带有低压侧换相二极管的拓扑的损耗，以200W输出功率为例，导通损耗降低了近10W，占整体效率的近5％，可见所述拓扑的导通损耗降低效果明显。当输出功率进一步提升而输入电压进一步降低时，原带有低压侧换相二极管拓扑的导通损耗会进一步加大，所述拓扑优势将会更加明显。

技术领域

本发明属于电力电子领域，涉及一种单级式高增益五开关Boost型逆变器。

背景技术

在光伏微型逆变器应用中，由于单个光伏电池板输出电压较低而输出电网侧电压较高，通常要求逆变器具有高电压增益。一般情况下，由于易于控制和实现，采用两级式逆变器，第一级为高增益DC-DC变换器，第二级为普通桥式逆变器。然而，由于更低的成本和更高的效率，单级式逆变器越来越引起研究者的广泛兴趣。纵观目前所提出的方案，主要涉及的是反激、Boost、以及Buck-Boost这几种类型。

在单级式逆变器所采用的方案中，反激型拓扑由于采用了变压器因而其电压增益可以很高，然而由于其单级式的结构不得不增加解耦电路以减小解耦电容，这将会弱化反激型拓扑结构简单的特点，使得器件数量增加，效率降低；Buck-Boost型拓扑大部分还是受限于有限的电压转换比，个别拓扑可以实现高转换比，但是其器件数量大大增加；Boost型拓扑由于其具有高压母线使得功率解耦变得简单，但目前多数拓扑都受制于增益有限的缺点。

有文献提出了新型Boost型逆变器拓扑通过引入耦合电感大大提高电压增益，但由于单级式拓扑构造的原因，低压侧引入了两个换相二极管，而这两个二极管由于承受大电流而造成较大的导通损耗，并且在输入电压越低的时候，二极管损耗占整体损耗比例越大。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种单级式高增益五开关Boost型逆变器，解决带耦合电感的单级式Boost型逆变器的低压侧换相二极管损耗大的问题。通过引入一个开关管来移除低压侧两个换相二极管，从而减小低压侧二极管所带来的损耗，提高整体效率。

技术方案

一种单级式高增益五开关Boost型逆变器，其特征在于包括M₁～M₅开关管，L_cp耦合电感，D升压二极管，输出滤波网络L_o-C_o和C_dc解耦电容；M₁开关管、M₃开关管的源极与电源的负极相连并接地；电源的正极与L_cp耦合电感的绕组W₁的同名端相连；M₁开关管的漏极、M₅开关管的源极与绕组W₂的同名端、W₁的非同名端相连；C_o输出滤波电容与L_o电感串联，其一端与M₄开关管的源极、M₃开关管的漏极连接，另一端与开M₂关管的源极、M₅开关管的漏极连接；M₂开关管和M₄开关管的漏极与直流母线电容C_dc相连，并与二极管D的阴极相连；二极管D的阳极与耦合电感绕组W₂的非同名端相连；工作时，R_L负载与C_o输出滤波电容并联。

所述L_cp耦合电感原边绕组匝数为N₁，副边绕组匝数N₂，变比为n＝N₂/N₁。

所述变比为n根据所需要的电压增益选择。