一种直流交流电源变换装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种直流交流电源变换装置，包括依次连接的直流变换单元、交流变换单元、滤波单元；所述直流变换单元用以根据直流电源输出对应的直流母线电压，且直流母线电压高于直流电源的电压；所述交流变换单元用于将直流母线电压转换为对应的交流电压和交流电流，滤波单元用于滤除交流电流和交流电压的纹波，提供平滑的交流电压和交流电流于负载。本发明专利技术通过直流变换单元得到较高的直流母线电压以及降低对直流母线侧解耦电容要求，相比于两级式结构，无需变压器，直流、交流单元在同一级，使用开关管数量少，得到的直流母线电压更高，降低了开关损耗，控制简单，可靠性高且整机效率高。

A DC/AC Power Converter

The invention discloses a DC-AC power supply conversion device, which comprises a successively connected DC conversion unit, an AC conversion unit and a filtering unit; the DC conversion unit is used to output the corresponding DC bus voltage according to the DC power supply, and the DC bus voltage is higher than the DC power supply voltage; the AC conversion unit is used to convert the DC bus voltage into the corresponding AC power supply. Voltage and AC current, the filter unit is used to filter the ripple of AC current and AC voltage, providing a smooth AC voltage and AC current in the load. The invention obtains higher DC bus voltage by DC converter unit and reduces the requirement for decoupling capacitance of DC bus side. Compared with two-stage structure, there is no need for transformer, DC and AC units are at the same level, and the number of switching tubes is small. The DC bus voltage obtained is higher, the switching loss is reduced, the control is simple, the reliability is high and the whole machine efficiency is high.

【技术实现步骤摘要】
一种直流交流电源变换装置
本专利技术涉及电能变换的
，尤其是涉及一种直流交流电源变换装置。
技术介绍
随着目前对节能环保的日渐重视，新能源发电应用广泛，但由于受到外界环境等因素的影响，新能源发电系统如太阳能/风能等，其输出电压范围宽，同时其电磁工作环境恶劣，需要配置具有较高升压能力的高效率、高可靠性直流交流变换装置，将新能源输出电压变成电压频率符合要求的交流电压。传统的直流-交流变换电路因存在桥臂直通问题，电磁干扰环境下可靠性较低，其交流输出电压需低于直流输入电压，不能满足以上工作要求。现有的解决方案是在直流-交流电路中加入交流变压器或直流变换器以达到升压功能，但交流变压器体积庞大笨重且实现成本高，而加入直流变换器的两级式结构使系统实现复杂且影响效率，同时它们可靠性并没有提高；现有的单极式变换器如阻抗源变流器具有升压能力且可靠性较高，但其升压工作需要利用桥臂直通状态，开关管电流应力和导通损耗很大，系统效率低，并且仅适用于三相交流输出应用场合。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种直流交流电源变换装置，相比传统两级式结构，直流升压能力更高，对电感值要求小，降低电感铜耗、铁耗、磁芯损耗，开关管数量较少且不存在直通状态，变换器整体效率得到提升，系统可靠性高。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种直流交流电源变换装置，包括依次连接的直流变换单元、交流变换单元、滤波单元；其中，所述直流变换单元用以根据直流电源输出对应的直流母线电压，且直流母线电压高于直流电源的电压；所述直流变换单元包括直流电源、第一电容、第二电容、第一电感、第二电感、第二开关管和第四开关管，当第二开关管和第四开关管中至少一导通时，所述直流电源对第一电感充电，第二电容对第二电感充电，第一电感与第二电感储能；当第二开关管和第四开关管均关断时，第二电容充电，第一电感与第二电感串联并将各自储存的电能转换给第一电容，以提升第一电容的电压，即直流母线电压；所述交流变换单元用于接受直流变换单元输出的直流母线电压，并将其转换为对应的交流电压和交流电流；所述滤波单元用于滤除交流电流和交流电压的纹波，提供平滑的交流电压和交流电流于负载。进一步的，所述直流变换单元还包含第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管；所述第一电感的第一端与直流电源正极连接，第一电感的第二端与第一二极管阳极、第二二极管阳极连接；所述第二电感的第一端与第二二极管阴极、第二电容第一端连接，第二电容的第二端与直流电源负极连接，第二电感的第二端与第一二极管阴极、第三二极管阳极、第四二极管阳极连接。进一步的，所述交流变换单元包括相互并联连接的第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂，其中第一桥臂包括第一开关管和与之串联的第七二极管，第三桥臂包括第三开关管和与之串联的第八二极管，第二桥臂由第二开关管与第五二极管串接而成，第四桥臂由第四开关管与第六二极管串接而成。进一步的，所述第一开关管与第二开关管互补导通，且第三开关管和第四开关管互补导通。进一步的，所述第一桥臂的中点为第一开关管和第七二极管的连接点，第二桥臂的中点为第二开关管和第五二极管的连接点，第三桥臂的中点为第三开关管和第八二极管的连接点，第四桥臂的中点为第四开关管和第六二极管的连接点。进一步的，所述滤波单元包括第三电感、第四电感、第五电感、第六电感、第三电容、负载；其中，所述第三电感的第一端连接于第一桥臂的中点，第四电感的第一端连接于第二桥臂的中点，第五电感的第一端连接于第三桥臂的中点，第六电感的第一端连接于第四桥臂的中点；所述第三电感的第二端与第四电感的第二端、第三电容的第一端相连接，第五电感的第二端与第六电感的第二端、第三电容的第二端相连接，所述负载与第三电容并联连接。进一步的，所述直流母线电压与直流电源的电压比例关系为：其中，Vin为直流电源的电压，Vdc为直流母线电压，Ddc为直流变换单元的占空比。进一步的，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管的驱动信号逻辑关系如下：其中S1、S2、S3、S4分别为第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管的驱动信号，Sdc为第一调制信号，Sac1为第二调制信号，Sac2为第三调制信号。进一步的，所述第一调制信号Sdc为幅值恒定的调制波与一载波交截产生的固定脉冲信号，第二调制信号Sac1为第一正弦半波调制波与所述载波交截产生的脉冲信号，第三调制信号Sac2为第二正弦半波调制波与所述载波交截产生的脉冲信号；其中所述第二正弦半波调制波与第一正弦半波调制波的相位差为180度。本专利技术中，直流变换单元占空比信号保持恒定，可以用幅值恒定的调制波与载波交截，得到固定脉冲信号；交流变换单元的占空比信号需跟随正弦信号变化，需用正弦半波调制波与载波交截，然后将固定脉冲信号与正弦脉冲信号经过逻辑电路产生各个开关管的驱动信号。有益效果：本专利技术提出的一种直流交流电源变换装置，与现有技术相比，具有如下优点：1)该装置比传统两级式结构的直流升压能力更高，对电感值要求小，降低了电感铜耗、铁耗、磁芯损耗；2)直流母线电压高，对直流母线解耦电容需求更小；3)所用开关管数量较少，开关管应力小，变换器整体效率得到提升；4)开关管不存在直通状态，系统可靠性高。附图说明图1为本专利技术实施例的电路图；图2a-2c分别为本专利技术实施例中三个调制信号的调制方案示意图；图3为本专利技术实施例中各开关管驱动信号的逻辑电路示意图；图4为本专利技术实施例中输入、输出电压与直流母线电压的变换图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作更进一步的说明。本专利技术提供一种直流交流电源变换装置，包括直流变换单元、交流变换单元、滤波单元，通过直流变换单元得到较高的直流母线电压以及降低对直流母线侧解耦电容要求，相比于两级式结构，无需变压器，直流、交流单元在同一级，使用开关管数量少，得到的直流母线电压更高，降低了开关损耗，控制简单，可靠性高且整机效率高。如图1所示，所述直流交流电源变换装置包括直流变换单元1、交流变换单元2和滤波单元3。由于既要在第一电容两端获得较高的电压，又要尽量减少开关管的使用以提高系统效率，所以直流变换单元1、交流变换单元2会共用部分开关管而不影响各自功能实现。其中，所述直流变换单元1包括输入直流电源Vin、第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1、第二电感L2、第一二极管D1、第二二极管D2。D1导通、D2截止时，Vin、C2分别对L1、L2充电；当第二开关管与第四开关管均关断时，D1截止而D2导通，L1、L2串联向所述第一电容C1释放能量。第二二极管D3、第三二极管D4，用于第二开关管S2、第四开关管S4导通时，使L1、L2储能；S2、S4关断时，提供给第一电容C1充电通路。由此，该直流变换单元把输入电压Vin升高到一定等级，可在直流母线侧即所述第一电容C1的两端获得较高的电压，以此用作交流变换单元的输入源，与交流侧的输出电压相匹配。所述交流变换单元2包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂，各桥臂并联连接。其中第一桥臂包含第一开关管S1和与之串联的二极管D7，第二桥臂由第二开关管S2及二极管D5串联而成，第三桥臂包含第三开关管S3和与之串联的二极管D8，第四桥臂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流交流电源变换装置，其特征在于，包括依次连接的直流变换单元、交流变换单元、滤波单元；其中，所述直流变换单元用以根据直流电源输出对应的直流母线电压，且直流母线电压高于直流电源的电压；所述直流变换单元包括直流电源、第一电容、第二电容、第一电感、第二电感、第二开关管和第四开关管，当第二开关管和第四开关管中至少一导通时，所述直流电源对第一电感充电，第二电容对第二电感充电，第一电感与第二电感储能；当第二开关管和第四开关管均关断时，第二电容充电，第一电感与第二电感串联并将各自储存的电能转换给第一电容，以提升第一电容的电压，即直流母线电压；所述交流变换单元用于接受直流变换单元输出的直流母线电压，并将其转换为对应的交流电压和交流电流；所述滤波单元用于滤除交流电流和交流电压的纹波，提供平滑的交流电压和交流电流于负载。

【技术特征摘要】
1.一种直流交流电源变换装置，其特征在于，包括依次连接的直流变换单元、交流变换单元、滤波单元；其中，所述直流变换单元用以根据直流电源输出对应的直流母线电压，且直流母线电压高于直流电源的电压；所述直流变换单元包括直流电源、第一电容、第二电容、第一电感、第二电感、第二开关管和第四开关管，当第二开关管和第四开关管中至少一导通时，所述直流电源对第一电感充电，第二电容对第二电感充电，第一电感与第二电感储能；当第二开关管和第四开关管均关断时，第二电容充电，第一电感与第二电感串联并将各自储存的电能转换给第一电容，以提升第一电容的电压，即直流母线电压；所述交流变换单元用于接受直流变换单元输出的直流母线电压，并将其转换为对应的交流电压和交流电流；所述滤波单元用于滤除交流电流和交流电压的纹波，提供平滑的交流电压和交流电流于负载。2.根据权利要求1所述的一种直流交流电源变换装置，其特征在于，所述直流变换单元还包含第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管；所述第一电感的第一端与直流电源正极连接，第一电感的第二端与第一二极管阳极、第二二极管阳极连接；所述第二电感的第一端与第二二极管阴极、第二电容第一端连接，第二电容的第二端与直流电源负极连接，第二电感的第二端与第一二极管阴极、第三二极管阳极、第四二极管阳极连接。3.根据权利要求2所述的一种直流交流电源变换装置，其特征在于，所述交流变换单元包括相互并联连接的第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂，其中第一桥臂包括第一开关管和与之串联的第七二极管，第三桥臂包括第三开关管和与之串联的第八二极管，第二桥臂由第二开关管与第五二极管串接而成，第四桥臂由第四开关管与第六二极管串接而成。4.根据权利要求3所述的一种直流交流电源变换装置，其特征在于，所述第一开关管与第二开关管互补导通，且第三开...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴冬春，阚加荣，吴云亚，商志根，薛迎成，张斌锋，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32