[发明专利]无环流单相双Buck全桥逆变器及其控制策略

摘要

本发明公开了无环流单相双Buck全桥逆变器及其控制策略，属于电力电子变换器技术领域。本发明提出的针对传统双Buck全桥逆变器的单极性调制定频无环流控制策略，解决了传统双Buck全桥逆变器控制策略不能采用单极性调制使其能定频无环流运行的问题，有助于提高逆变器效率。本发明提出的双输入双Buck全桥逆变器，可同时连接两个直流输入源并产生多种电平，提高了逆变器的可靠性和效率。本发明提出的双输入双Buck全桥逆变器的单极性调制定频无环流控制策略，采用单极性调制，使双输入双Buck全桥逆变器定频无环流运行，进一步提高了双输入双Buck全桥逆变器效率。

主权项

1.所述双Buck全桥逆变器的单极性调制无环流控制策略，其特征在于：双Buck全桥逆变器由输入电压源(V_in)、第一开关管(S₁)、第二开关管(S₂)、第三开关管(S₃)、第四开关管(S₄)、第一二极管(D₁)、第二二极管(D₂)、第三二极管(D₃)、第四二极管(D₄)、正向滤波电感(L_P)、反向滤波电感(L_N)、公用滤波电感(L_f)和负载(Z)构成。其中，直流输入电压源(V_in)的正极连于第一开关管(S₁)的集电极、第二开关管(S₂)的集电极、第三二极管(D₃)的阴极和第四二极管(D₄)的阴极；第一开关管(S₁)的发射极连于正向滤波电感(L_P)的一端和第一二极管(D₁)的阴极；正向滤波电感(L_P)的另一端连于第三二极管(D₃)的阳极、公用滤波电感(L_f)的一端和第三开关管(S₃)的集电极；公用滤波电感(L_f)的另一端连于负载(Z)的一端；第二开关管(S₂)的发射极连于反向滤波电感(L_N)的一端和第二二极管(D₂)的阴极；反向滤波电感(L_N)的另一端连于第四二极管(D₄)的阳极、第四开关管(S₄)的集电极和负载(Z)的另一端；输入电压(V_in)的负极连于第一二极管(D₁)的阳极、第三开关管(S₃)的发射极、第四开关管(S₄)的发射极和第二二极管(D₂)的阳极。其控制系统由电压外环和电流内环组成。采样电压v_os与电压基准v_ref比较得到电压误差值。电压误差值经过电压外环调节器G_V处理，输出为公用滤波电感(L_f)的电流基准i_{Lf_ref}。公用滤波电感(L_f)电流的采样值i_Lfs与电流基准i_{Lf_ref}比较得到电流误差值。电流误差值经过电流内环调节器G_I处理，输出为调制波v_r。这里的电压调节器G_V和电流调节器G_I可以是任何逆变器常用的调节器，例如比例‑积分调节器、比例‑积分‑微分调节器、比例‑谐振调节器等。公用滤波电感(L_f)的电流基准i_{Lf_ref}与0比较，当i_{Lf_ref}＞＝0时，输出信号I_P为逻辑高电平1，输出信号I_N为逻辑低电平0；当i_{Lf_ref}＜0时，输出信号I_N为逻辑高电平1，输出信号I_P为逻辑低电平0。调制方式采用单极性调制。v_TriP为正三角波，v_TriN为负三角波，二者幅值相等。在公用滤波电感(L_f)的电流基准i_{Lf_ref}＞＝0时，第二开关管(S₂)和第三开关管(S₃)保持关断，第一开关管(S₁)和第四开关管(S₄)调制工作：当v_r＞＝v_TriP时，第一开关管(S₁)和第四开关管(S₄)导通，桥臂中点A_P和B_P之间的电压为V_in；当v_TriP＞v_r＞＝0时，第四开关管(S₄)和第一二极管(D₁)导通，桥臂中点A_P和B_P之间的电压为0；当0＞v_r＞＝v_TriN时，第一开关管(S₁)和第四二极管(D₄)导通，桥臂中点A_P和B_P之间的电压为0；当v_TriN＞v_r时，第一开关管(S₁)导通和第四开关管(S₄)均不导通，第一二极管(D₁)和第四二极管(D₄)导通，桥臂中点A_P和B_P之间的电压为‑V_in。在公用滤波电感(L_f)的电流基准i_{Lf_ref}＞0时，第一开关管(S₁)和第四开关管(S₄)保持关断，第二开关管(S₂)和第三开关管(S₃)调制工作：当v_r＞＝v_TriP时，第二开关管(S₂)和第三开关管(S₃)均不导通，第二二极管(D₂)和第三二极管(D₃)导通，桥臂中点A_N和B_N之间的电压为V_in；当v_TriP＞v_r＞＝0时，第二开关管(S₂)和第三二极管(D₃)导通，桥臂中点A_N和B_N之间的电压为0；当0＞v_r＞＝v_TriN时，第三开关管(S₃)和第二二极管(D₂)导通，桥臂中点A_N和B_N之间的电压为0；当v_TriN＞v_r时，第二开关管(S₂)和第三开关管(S₃)导通，桥臂中点A_N和B_N之间的电压为‑V_in。