三相Boost集成式升压逆变器及其混合调制方法技术

本发明专利技术公开了一种三相Boost集成式升压逆变器及其混合调制方法，包括直流电源Uin，升压滤波电容Cin，防反二极管D1‑D3，升压电感L1，开关管S1‑S6，滤波电感Lo1‑Lo3，滤波电容Co1‑Co3和负载电阻R。具体调制方法采用三相混合SPWM调制方式，包括SBoost、SSPWM和Tn三种驱动信号，该三种驱动信号共同输入逻辑运算电路，最终输出控制各开关管；其中，SBoost用于控制直流母线电压，SSPWM用于控制逆变器逆变，Tn为区间判定信号。本发明专利技术的逆变器将Boost变换器和三相电压型全桥逆变器集成在一起，具有电压增益高、输出电压THD小、升压电感量小等优点。

【技术实现步骤摘要】
三相Boost集成式升压逆变器及其混合调制方法
本专利技术涉及电力电子变换器
的逆变器，尤其涉及一种三相Boost集成式升压逆变器及其混合调制方法。
技术介绍
光伏并网发电是太阳能利用的主要形式之一。光伏阵列输出电压受光照、温度的影响而大范围波动。为了确保可靠逆变，三相光伏并网发电系统通常采用两种结构形式。第一种是Boost变换器级联三相电压型全桥逆变器的两级式结构。第二种是只采用三相电压型全桥逆变器的单级式结构。前者的优点在于逆变器的电压应力较低，开关损耗较小。然而，两级式结构的整体效率难以提升。后者的优点在于拓扑结构简单，器件数量少。然而，其要求光伏电池大量串联，以使得最恶劣工况(即最高温度且最低光照，此时的开路电压和最大功率点电压最低)下的逆变器的输入电压高于700V，从而导致正常工况下逆变器承受极大的电压应力，增加了系统的开关损耗和成本，降低了可靠性。为此，越来越多的学者开始将研究目光转向单级式三相升压逆变器。目前，已经见诸报道的三相升压逆变器大致可分为电流型逆变器、Z源逆变器、差动式逆变器以及集成式逆变器等四类。与前面三种相比，集成式逆变器通过共用功率器件，将升压式变换器和传统全桥逆变器集成在一起，显著减少了元件数量，降低了系统成本，提高了集成度和效率，因此受到了广泛关注。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种三相Boost集成式升压逆变器及其混合调制方法，该逆变器将Boost变换器和三相电压型全桥逆变器集成在一起，采用PWM调制控制直流母线电压，采用SPWM调制控制输出交流电压波形，具有电压增益高、输出电压THD小、升压电感量小等优点。技术方案：本专利技术所述的一种三相Boost集成式升压逆变器，包括直流电源Uin，升压滤波电容Cin，防反二极管D1-D3，升压电感L1，开关管S1-S6，滤波电感Lo1-Lo3，滤波电容Co1-Co3和负载电阻R，所述直流电源Uin的正极与升压电感L1的一端连接，所述升压电感L1的另一端分别连接有防反二极管D1、防反二极管D2、防反二极管D3的一端；所述防反二极管D1的另一端分别连接有开关管S1、开关管S2、滤波电感Lo1的一端；所述防反二极管D2的另一端分别连接有开关管S3、开关管S4、滤波电感Lo2的一端；所述防反二极管D3的另一端分别连接有开关管S5、开关管S6、滤波电感Lo3的一端；所述开关管S1、开关管S3、开关管S5的另一端共同连接有升压滤波电容Cin的一端，所述升压滤波电容Cin的另一端共同连接有直流电源Uin的负极以及开关管S2、开关管S4、开关管S6的另一端；所述滤波电感Lo1、滤波电感Lo2、滤波电感Lo3的另一端分别并联连接有滤波电容Co1-Co3和负载电阻R。进一步的，所述升压电感L1的另一端分别连接有防反二极管D1、防反二极管D2、防反二极管D3的阳极。进一步的，所述防反二极管D1的阴极分别连接有开关管S1、开关管S2、滤波电感Lo1的一端；所述防反二极管D2的阴极分别连接有开关管S3、开关管S4、滤波电感Lo2的一端；所述防反二极管D3的阴极分别连接有开关管S5、开关管S6、滤波电感Lo3的一端。进一步的，所述开关管S1、开关管S3、开关管S5的另一端共同连接有升压滤波电容Cin的正极，所述升压滤波电容Cin的负极共同连接有直流电源Uin的负极以及开关管S2、开关管S4、开关管S6的另一端。本专利技术还公开了上述一种三相Boost集成式升压逆变器的混合调制方法，采用三相混合SPWM调制方式，包括SBoost、SSPWM和Tn三种驱动信号，该三种驱动信号共同输入逻辑运算电路得到，最终输出控制各开关管；其中，SBoost用于控制直流母线电压，SBoost是由直流调制波与三角载波交截产生的PWM方波，其占空比可调；SSPWM用于控制逆变器逆变；Tn为区间判定信号。进一步的，SBoost、SSPWM两路信号的周期均等于逆变器的开关周期。进一步的，驱动信号Tn由区间判定电路产生，所述的区间判定电路包括三路相位互差120度的正弦波uA、uB、uC，比较器CA1-CA3，输出信号N0-N2；CA1的同相输入端和反相输入端分别接uA、uB，CA2的同相输入端和反相输入端分别接uA、uC，CA3的同相输入端和反相输入端分别接uB、uC；CA1、CA2的输出信号分别取反然后相与作为信号N0；CA3的输出信号取反同CA1的输出信号相与得到信号N1；CA3的输出信号同CA1的输出信号相与得到信号N2。进一步的，驱动信号SSPWM的产生电路包括正弦调制信号ur和三角载波信号uc；信号ur和uc经过比较器CA1和CA2比较产生两路SPWM信号；将CA2的输出信号取反，然后与CA1的输出信号一起输入或门电路，即得所需的驱动信号SSPWM。进一步的，所述SSPWM信号包括三路，分别为SSPWM.AB、SSPWM.BC、SSPWM.CA，这三路SSPWM信号分别由相位依次互差120度的正弦调制波输入区间判定电路产生。进一步的，逻辑运算电路包括A相、B相、C相三路，各相电路分别包括多个与门和非门。有益效果：本专利技术提供的一种三相Boost集成式升压逆变器及其混合调制方法，该逆变器将Boost变换器和三相电压型全桥逆变器集成在一起，采用PWM调制控制直流母线电压，采用SPWM调制控制输出交流电压波形，具有电压增益高、输出电压THD小、升压电感量小等优点。附图说明图1为三相Boost集成式升压逆变器拓扑结构示意图；图2为本专利技术的控制策略框图；图3为本专利技术的区间判定信号产生的电路图；图4为本专利技术的SSPWM信号产生的电路图；图5为本专利技术的Tn、SBoost和SSPWM三种信号进行混合逻辑运算的电路图；图6为本专利技术各开关管控制信号产生电路；图7为本专利技术在一个工频周期内的驱动波形图；图8为本专利技术调制方法中的其中一个模态等效电路图；图9为本专利技术调制方法中的其中一个模态等效电路图；图10为本专利技术调制方法中的其中一个模态等效电路图；图11为本专利技术调制方法中的其中一个模态等效电路图；图12为本专利技术调制方法中的其中一个模态等效电路图；图13为本专利技术调制方法中的其中一个模态等效电路图；图14为本专利技术调制方法中的其中一个模态等效电路图；图15为本专利技术调制方法中的其中一个模态等效电路图；图16为本专利技术调制方法中的区间1的主要波形图；图17为本专利技术仿真验证中的系统仿真波形图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步详细说明。如图1所示的一种三相Boost集成式升压逆变器，包括直流电源Uin，升压滤波电容Cin，防反二极管D1-D3，升压电感L1，开关管S1-S6，滤波电感Lo1-Lo3，滤波电容Co1-Co3和负载电阻R。所述直流电源Uin的正极与升压电感L1的一端连接，所述升压电感L1的另一端分别连接有防反二极管D1、防反二极管D2、防反二极管D3的阳极；所述防反二极管D1的阴极分别连接有开关管S1、开关管S2、滤波电感Lo1的一端；所述防反二极管D2的阴极分别连接有开关管S3、开关管S4、滤波电感Lo2的一端；所述防反二极管D3的阴极分别连接有开关管S5、开关管S6、滤波电感Lo3的一端；所述开关管S1、开关管S3、开关管S5的另一端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三相Boost集成式升压逆变器，其特征在于：包括直流电源Uin，升压滤波电容Cin，防反二极管D1‑D3，升压电感L1，开关管S1‑S6，滤波电感Lo1‑Lo3，滤波电容Co1‑Co3和负载电阻R，所述直流电源Uin的正极与升压电感L1的一端连接，所述升压电感L1的另一端分别连接有防反二极管D1、防反二极管D2、防反二极管D3的一端；所述防反二极管D1的另一端分别连接有开关管S1、开关管S2、滤波电感Lo1的一端；所述防反二极管D2的另一端分别连接有开关管S3、开关管S4、滤波电感Lo2的一端；所述防反二极管D3的另一端分别连接有开关管S5、开关管S6、滤波电感Lo3的一端；所述开关管S1、开关管S3、开关管S5的另一端共同连接有升压滤波电容Cin的一端，所述升压滤波电容Cin的另一端共同连接有直流电源Uin的负极以及开关管S2、开关管S4、开关管S6的另一端；所述滤波电感Lo1、滤波电感Lo2、滤波电感Lo3的另一端分别并联连接有滤波电容Co1‑Co3和负载电阻R。

【技术特征摘要】
1.一种三相Boost集成式升压逆变器，其特征在于：包括直流电源Uin，升压滤波电容Cin，防反二极管D1-D3，升压电感L1，开关管S1-S6，滤波电感Lo1-Lo3，滤波电容Co1-Co3和负载电阻R，所述直流电源Uin的正极与升压电感L1的一端连接，所述升压电感L1的另一端分别连接有防反二极管D1、防反二极管D2、防反二极管D3的一端；所述防反二极管D1的另一端分别连接有开关管S1、开关管S2、滤波电感Lo1的一端；所述防反二极管D2的另一端分别连接有开关管S3、开关管S4、滤波电感Lo2的一端；所述防反二极管D3的另一端分别连接有开关管S5、开关管S6、滤波电感Lo3的一端；所述开关管S1、开关管S3、开关管S5的另一端共同连接有升压滤波电容Cin的一端，所述升压滤波电容Cin的另一端共同连接有直流电源Uin的负极以及开关管S2、开关管S4、开关管S6的另一端；所述滤波电感Lo1、滤波电感Lo2、滤波电感Lo3的另一端分别并联连接有滤波电容Co1-Co3和负载电阻R。2.根据权利要求1所述的一种三相Boost集成式升压逆变器，其特征在于：所述升压电感L1的另一端分别连接有防反二极管D1、防反二极管D2、防反二极管D3的阳极。3.根据权利要求1所述的一种三相Boost集成式升压逆变器，其特征在于：所述防反二极管D1的阴极分别连接有开关管S1、开关管S2、滤波电感Lo1的一端；所述防反二极管D2的阴极分别连接有开关管S3、开关管S4、滤波电感Lo2的一端；所述防反二极管D3的阴极分别连接有开关管S5、开关管S6、滤波电感Lo3的一端。4.根据权利要求1所述的一种三相Boost集成式升压逆变器，其特征在于：所述开关管S1、开关管S3、开关管S5的另一端共同连接有升压滤波电容Cin的正极，所述升压滤波电容Cin的负极共同连接有直流电源Uin的负极以及开关管S2、开关管S4、开关管S6的另一端。5.根据权利要求1-4任一一项所述的一种三相Boost集成式升压逆变器的混合调制方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹铭，秦岭，胡茂，罗松，高娟，沈家鹏，田民，程飞跃，周磊，段冰莹，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32