[实用新型]一种改进型Cockcroft-Walton单级可升压逆变电器

说明书

本实用新型属于DC‑AC变换设备技术领域，涉及一种改进型Cockcroft‑Walton单级可升压逆变器，第一绕组的左端与直流电源的正极相连，右端分别与第二绕组的左端和第一电容的负极相连，第一二极管的阴极与第一电容的正极及第二二极管的阳极相连，第一二极管的阳极与耦合电感CWMV单元中第二绕组的右端和第二电容的负极相连，第二二极管的阴极与第二电容的正极相连，并与开关模块中上桥臂功率开关管的漏极相连，直流电源的负极与下桥臂功率开关管的源极相连，负载的两端分别与上桥臂功率开关管的漏极和下桥臂功率开关管的源极相连；其电路整体结构设计合理，电学原理可靠，使用安全，环境友好，操作简单，功率密度高，具有较大的应用潜力。

技术领域：

本实用新型属于DC-AC变换设备技术领域，涉及一种改进型 Cockcroft-Walton单级可升压逆变器。

背景技术：

目前，DC-DC变换器由于结构简单、成本较低而被广泛应用于远程及数据通讯、办公自动化、工业仪器仪表、军事、医疗设备等领域，但传统DC-DC升压变换器(如Boost电路)受限于其拓扑结构，电压增益在输入电压不变的基础上只能通过改变开关管的导通占空比来发生变化，当输入输出电压相差等级较大时，开关管导通占空比就会无线趋近于1从而出现极限占空比的情况，使其在宽范围升压的实际应用场合中开关管电压应力过高，加大了电路损耗并产生严重的电磁干扰，其工作效率明显下降，也大大降低了电路工作的可靠性。随着近年来的发展，出现了一些加入开关电感、耦合电感等模块实现/高升压功能的拓扑，诸多此种类型的拓扑由于漏感和实际场合大功率要求的存在，仍然面临着耦合绕组数目较多，体积较大等问题，使整个拓扑的性能受到影响。而且由于单个光伏电池板的输出电压较低，不能达到直流母线所需的380V直流电压，因此如何得到一个稳定的高输出电压增益的模块，就成为了一个亟待解决的问题。现有技术中存在的上述问题均对变换器的工作质量产生了较大的影响，且限制其应用范围。

发明内容：

本实用新型的发明目的在于克服现有技术存在的缺点，针对传统升压变换器工作效率低、升压能力不足的问题，设计提供一种改进型Cockcroft-Walton单级可升压逆变器，应用于DC-AC升压变换场合，相比较现有加入开关耦合绕组的拓扑，减小耦合绕组数目和单个绕组体积。

为了实现上述目的，本实用新型所述改进型Cockcroft-Walton单级可升压逆变器的主体结构包括直流电源、耦合电感CWMV单元和开关模块，开关模块接受外部设备提供的开关信号，通过导通或截止的切换，控制直流电源和耦合电感 CWMV单元是否向负载提供或停止提供能量；耦合电感CWMV单元具有相互耦合的绕组，通过改变所述耦合绕组的匝数比，实现输出电压对所述直流电源电压的升压变换；开关模块为传统逆变桥，包括六个功率开关管，耦合电感CWMV 单元包括第一绕组、第二绕组、第一二极管、第二二极管、第一电容和第二电容，其中第一绕组和第二绕组的匝数比为1：n，且它们互相耦合；第一绕组的左端与直流电源的正极相连，右端分别与第二绕组的左端和第一电容的负极相连，第一二极管的阴极与第一电容的正极及第二二极管的阳极相连，第一二极管的阳极与耦合电感CWMV单元中第二绕组的右端和第二电容的负极相连，第二二极管的阴极与第二电容的正极相连，并与开关模块中上桥臂功率开关管的漏极相连，直流电源的负极与下桥臂功率开关管的源极相连，负载的两端分别与上桥臂功率开关管的漏极和下桥臂功率开关管的源极相连。

本实用新型所述开关模块的导通或截止采用单极性的SPWM控制方式， SPWM控制方式有单极性模式和双极性模式，与单极性模式相比，双极性SPWM 模式控制电路和主电路比较简单，但是单极性SPWM模式要比双极性SPWM模式输出电压中、高次谐波分量小得多，采用单极性的SPWM控制方法实现开关模块的导通或截止，能够提高开关模块的工作效率，减小开关损耗。