外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器制造技术

本发明专利技术涉及一种外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器，其电路结构是由一个外置并联分时选择四象限功率开关的多输入单输出高频逆变电路将多个共地的输入滤波器和一个共用的输出滤波电路联接构成，多输入单输出高频逆变电路的每个输入端与每个输入滤波器的输出端一一对应联接，多输入单输出高频逆变电路的输出端与输出滤波电路的输入端相联接。这种逆变器具有多输入源共地且分时供电、输出与输入未隔离、共用输出滤波电路、电路拓扑简洁、单级功率变换、变换效率高、输出电压纹波小、应用前景广泛等特点，为实现多种新能源联合供电的大容量分布式供电系统奠定了关键技术。

External parallel time sharing selector switch voltage type single stage multi input non isolated inverter

The invention relates to an external parallel time-sharing selective switch voltage type single stage multi input non isolated inverter. Its circuit structure is a multi input single output high frequency inverter circuit which selects a four quadrant power switch with an external parallel parallel partition, and connects multiple input filters and a common output filter circuit. Each input end of the input single output high frequency inverter circuit is connected to the output end of each input filter, and the output end of the multiple input single output high frequency inverter circuit is connected with the input of the output filter circuit. The inverter has the characteristics of multi input source common ground, time sharing power supply, output and input unisolated, common output filter circuit, simple circuit topology, single stage power transformation, high conversion efficiency, small output voltage ripple, wide application prospect, and so on. It lays the foundation for large capacity distributed power supply system of a variety of new energy combined power supply. The key technology is fixed.

【技术实现步骤摘要】
外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器
本专利技术所涉及的外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器，属于电力电子变换技术。
技术介绍
逆变器是应用功率半导体器件将一种不稳定、劣质的直流电能变换成稳定、优质的交流电能的静止变流装置，供交流负载使用或实现交流并网。输出交流负载或交流电网与输入直流电源间有电气隔离、无电气隔离的逆变器，分别称为隔离型、非隔离型逆变器。非隔离型逆变器具有电路结构简洁、可靠性高、输出容量大、成本低等特点，在以直流发电机、蓄电池、光伏电池和燃料电池等为主直流电源的二次电能变换场合具有重要的应用价值。太阳能、风能、潮汐能和地热能等新能源(也称为绿色能源)，具有清洁无污染、廉价、可靠、丰富等优点,因而具有广泛的应用前景。由于石油、煤和天然气等传统化石能源(不可再生的能源)日益紧张、环境污染严重、导致全球变暖以及核能的生产又会产生核废料和污染环境等原因，新能源的开发和利用越来越受到人们的重视。新能源发电主要有光伏、风力、燃料电池、水力、地热等类型，均存在电力供应不稳定、不连续、随气候条件变化等缺陷，因此需要采用多种新能源联合供电的分布式供电系统。传统的新能源分布式供电系统，如图1、2所示。该系统通常是采用多个单输入直流变换器将光伏电池、燃料电池、风力发电机等不需能量存储的新能源发电设备分别通过一个单向直流变换器进行电能变换且在输出端并联或串联后连接到公共的逆变器的直流母线上，旨在确保各种新能源联合供电并且能够协调工作。该分布式发电系统实现了多个输入源同时向负载供电和能源的优先利用，提高了系统的稳定性和灵活性，但存在两级功率变换、功率密度低、变换效率低、成本高等缺陷，其实用性受到了很大程度的限制。为了简化电路结构和减少功率变换级数，需要用图3所示具有单级电路结构的新型多输入逆变器取代图1、2所示具有直流变换器与逆变器两级级联电路结构的传统多输入逆变器构成新型的单级新能源分布式供电系统。单级多输入逆变器允许多种新能源输入，输入源的性质、幅值和特性可以相同，也可以差别很大。新型的单级新能源分布式供电系统具有电路结构简洁、单级功率变换、一个高频开关周期内多个输入源同时或分时向负载供电、成本低等优点。因此，积极寻求一类允许多种新能源联合供电的单级多输入逆变器及其新能源分布式供电系统已迫在眉睫，对于提高系统的稳定性和灵活性，实现新能源的优先利用或充分利用将具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术目的是要提供一种具有多种新能源联合供电、输入直流电源共地、多输入单输出高频逆变电路外置并联分时选择开关、输出与输入之间未隔离、多个输入电源一个开关周期内分时供电、电路拓扑简洁、共用输出滤波电路、单级功率变换、变换效率高、输出电压纹波小、输出容量大、应用前景广泛等特点的外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器。本专利技术的技术方案在于：一种外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器，是由一个多输入单输出高频逆变电路将多个共地的输入滤波器和一个共用的输出滤波电路联接构成，多输入单输出高频逆变电路的每个输入端与每个输入滤波器的输出端一一对应联接，多输入单输出高频逆变电路的输出端与所述输出滤波电路的输入端相联接；所述的多输入单输出高频逆变电路由外置的多路并联分时选择四象限功率开关电路、双向功率流单输入单输出高频逆变电路依序级联构成，在任意时刻相当于一个双向功率流单输入单输出高频逆变电路；所述外置的多路并联分时选择四象限功率开关电路的每一路仅由一个四象限功率开关构成且各路输出端并接在一起；所述的输出滤波电路由输出滤波电感构成，或由输出滤波电感、输出滤波电容依序级联构成，或由输出滤波电感、输出滤波电容、输出滤波电感依序级联构成。本专利技术是将传统多种新能源联合供电系统的直流变换器与逆变器两级级联而成的多输入逆变器电路结构，构建为新型外置并联分时选择开关的单级多输入逆变器电路结构，提出了外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器电路结构与拓扑族及其能量管理控制策略，即该电路结构是通过提供一种外置并联分时选择四象限功率开关的多输入单输出高频逆变电路将多个共地的输入滤波器和一个共用的输出滤波电路联接而成。本专利技术的外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器，能够将多个共地、不稳定的输入直流电压逆变成一个负载所需的稳定优质的输出交流电，具有多输入直流电源共地、多输入单输出高频逆变电路之间未隔离、输出与输入未隔离、多输入电源一个开关周期内分时供电、电路拓扑简洁、共用输出滤波电路、单级功率变换、变换效率高、输出电压纹波小、输出容量大、应用前景广泛等特点。外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器的综合性能，将比传统的直流变换器与逆变器两级级联而成的多输入逆变器优越。附图说明图1，传统的多个单向直流变换器输出端并联的两级式新能源分布式供电系统。图2，传统的多个单向直流变换器输出端串联的两级式新能源分布式供电系统。图3，新型的单级多输入逆变器原理框图。图4，外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器原理框图。图5，外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器电路结构图。图6，双极性SPWM控制外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器稳态原理波形图。图7，单极性SPWM控制外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器稳态原理波形图。图8，外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器电路拓扑实例一----半桥式电路原理图Ⅰ。图9，外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器电路拓扑实例二----半桥式电路原理图Ⅱ。图10，外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器电路拓扑实例三----半桥式电路原理图Ⅲ。图11，外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器电路拓扑实例四----全桥式电路原理图Ⅰ。图12，外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器电路拓扑实例五----全桥式电路原理图Ⅱ。图13，外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器电路拓扑实例六----全桥式电路原理图Ⅲ。图14，外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器的输出电压、输入电流瞬时值反馈双极性SPWM主从功率分配能量管理控制框图。图15，外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器的输出电压、输入电流瞬时值反馈双极性SPWM主从功率分配能量管理控制原理波形图。图16，外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器的输出电压、输入电流瞬时值反馈单极性SPWM主从功率分配能量管理控制框图。图17，外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器的输出电压、输入电流瞬时值反馈单极性SPWM主从功率分配能量管理控制原理波形图。图18，具有输出端并接单级隔离双向充放电变换器的外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离独立供电系统。图19，具有单级隔离双向充放电变换器输出电压独立控制环路的最大功率输出能量管理控制策略。图20，独立供电系统的输出电压uo和输出滤波电感电流iLf、iLf′波形。具体实施方式下面结合说明书附图及实施例对本专利技术的技术方案做进一步描述。外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器，是由一个多输入单输出高频逆变电路将多个共地的输入滤波器和一个共用的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器，其特征在于：这种逆变器是由一个多输入单输出高频逆变电路将多个共地的输入滤波器和一个共用的输出滤波电路联接构成，多输入单输出高频逆变电路的每个输入端与每个输入滤波器的输出端一一对应联接，多输入单输出高频逆变电路的输出端与所述输出滤波电路的输入端相联接；所述的多输入单输出高频逆变电路由外置的多路并联分时选择四象限功率开关电路、双向功率流单输入单输出高频逆变电路依序级联构成，在任意时刻相当于一个双向功率流单输入单输出高频逆变电路；所述外置的多路并联分时选择四象限功率开关电路的每一路仅由一个四象限功率开关构成且各路输出端并接在一起；所述的输出滤波电路由输出滤波电感构成，或由输出滤波电感、输出滤波电容依序级联构成，或由输出滤波电感、输出滤波电容、输出滤波电感依序级联构成。

【技术特征摘要】
1.一种外置并联分时选择开关电压型单级多输入非隔离逆变器，其特征在于：这种逆变器是由一个多输入单输出高频逆变电路将多个共地的输入滤波器和一个共用的输出滤波电路联接构成，多输入单输出高频逆变电路的每个输入端与每个输入滤波器的输出端一一对应联接，多输入单输出高频逆变电路的输出端与所述输出滤波电路的输入端相联接；所述的多输入单输出高频逆变电路由外置的多路并联分时选择四象限功率开关电路、双向功率流单输入单输出高频逆变电路依序级联构成，在任意时刻相当于一个双向功率流单输入单输出高频逆变电路；所述外置的多路并联分时选择四象限功率开关电路的每一路仅由一个四象限功率开关构成且各路输出端并接在一起；所述的输出滤波电路由输出滤波电感构成，或由输出滤波电感、输出滤波电容依序级联构成，或由输出滤波电感、输出滤波电容、输出滤波电感依序级联构成。2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈道炼，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东,37