[发明专利]一种升降压型断路自适应开关电容逆变器

说明书

本发明提供的一种升降压型断路自适应开关电容逆变器，包括全桥逆变模块、电容充放电模块、飞桥自适应模块和直流输入电源Vin；当遇电容串联放电，通过开关控制策略灵活构造新的工作电流通路短路故障电容或其所在支路，保持系统稳定运行，具有结构清晰，控制灵活多变，适用范围广泛等特点。

技术领域

本发明涉及电力电子应用技术领域，具体是一种升降压型断路自适应开关电容逆变器。

背景技术

化石能源作为人类生存和发展的重要物质基础，煤炭、石油、天然气等支撑了19世纪到20世纪近200年来人类文明的进步和经济社会发展。然而，化石能源的不可再生性和人类对其的巨大消耗，使化石能源正在逐渐走向枯竭，从另一方面看，化石能源的使用过程中会新增大量温室气体CO2，加剧温室效应，热污染，同时可能产生一些有污染的烟气，威胁全球生态，因而人们迫切寻求储量丰富、清洁无污染的可再生能源，在分布式可再生能源发电领域中，逆变技术因其具有快速启动，转化效率高，安全性好及稳定性强等优点，近年来得到了广泛的应用。逆变器在新能源的开发和利用领域有着至关重要的地位。

随着电力电子技术的发展，逆变电源的应用越来越广泛，因其具有电气隔离、可靠性高、效率高等优点备受青睐，但是传统基于逆变器的分布式发电在应用上有一个缺陷，其输出侧电压总是低于输入侧电压值。

在新能源并网发电系统中，传统Boost变换器是最常见的升压拓扑之一，但由于受元器件的寄生参数以及变换器本身的非线性特性的影响，占空比的工作范围受到限制。因此，在实际应用中，传统升压变换器的输出电压增益有限，往往不能满足高升压的需求，同时Boost变换器存在纹波大，效率低等问题。

为了提高高增益变换器的电压增益和工作性能，许多国内外专家学者们致力于高增益变换器的研究工作，开关电容技术近年来被应用到多电平逆变器结构中。开关电容结构是一种典型的无磁性结构，其由一定数量的开关器件和分压电容组成，通过开关控制电容的工作状态，实现电能的变换与传输，具有体积小、效率高、功率密度大等优点。开关电容升压变换器是实现高增益升压的一种拓扑实现，利用电容与电源并充串放的放电机制，可以得到数倍于输入源的输出电压。由于电容总是在一个周期的特定阶段被充电至固定电压，因此无需考虑复杂的电压平衡问题，调制策略简单。

但在开关电容串联放电过程中，考虑串联关系，中间任一电容或其所在支路发生断路故障，系统整体都将停止运转被迫关停，在很多工程领域往往不想发生此类问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：逆变器输出侧电压可自主升降压调节，当遇电容串联放电过程，电容或其所在支路发生断路故障，系统整体可正常平稳运行。为了解决上述问题，本发明提供的一种升降压型断路自适应开关电容逆变器，在传统开关电容“并充串放”机制基础上设计简易电路结构，结合开关控制策略达到自主升降压效果。系统引入飞桥自适应模块，结合开关控制策略，能在结构简易，控制灵活多变的基础上有效解决电容串联放电过程中，因电容或其所在支路发生断路故障所带来的系统无法稳定运行问题。

本发明采用的技术方案为：本发明提供的一种升降压型断路自适应开关电容逆变器，包括全桥逆变模块、电容充放电模块、飞桥自适应模块和直流输入电源Vin；

所述全桥逆变模块，用于将直流电转换成交流电，包括Mos管S1、Mos管S2、Mos管S3和Mos管S4，所述Mos管S1和Mos管S3串联后再并联至串联的Mos管S2和Mos管S4，所述Mos管S1和Mos管S3的连接端、所述Mos管S2和Mos管S4的连接端之间连接电阻R1；