一种双输入升压逆变器及其控制电路和方法技术

本发明专利技术公开了一种双输入升压逆变器及其控制电路和方法，属于电力电子变换器技术领域。本发明专利技术的逆变器中电感L1一端连接输入电源Uin1一端，电感L1另一端与二极管D1阳极相连；二极管D1阴极分别连接功率开关管S1的A端、二极管D3阴极和电容C1一端；电容C1另一端连接电容C2的一端；电感L2一端连接输入电源Uin2一端，电感L2另一端与二极管D2阳极相连；二极管D2阴极分别连接功率开关管S2的A端和二极管D3阳极；针对现有技术的升压逆变器存在所需开关器件多，结构和控制复杂，输入电源单一等问题，本发明专利技术采用双电源供电，可实现两个电源的无缝切换，保证升压逆变器正常运行，提高了系统的稳定性；另外所需的开关器件较少，功率密度高，且能节约成本。

A Double Input Boost Inverter and Its Control Circuit and Method

【技术实现步骤摘要】
一种双输入升压逆变器及其控制电路和方法
本专利技术涉及电力电子变换器
，尤其涉及一种双输入升压逆变器及其控制电路和方法。
技术介绍
新能源发电系统的快速发展，对逆变器的性能要求也越来越高。并网逆变器作为电网和光伏阵列的主要接口设备，其性能决定着整个光伏发电系统的性能，追求高可靠性、高功率密度、高效率和高质量波形输出是逆变器的发展趋势。传统桥式逆变器具有拓扑简单、成本较低的特点，因此得到广泛应用，但同一桥臂的上下开关管存在直通情况，降低了系统的可靠性；为防止直通情况的出现，在驱动信号间加入死区，死区时间控制的加入带来了以下问题：1)向并网系统引入了低次谐波，影响输出电能质量，造成输出电流波形畸变；2)死区时间控制导致开关管体二极管续流和反向恢复，产生了续流的额外导通和反向恢复损耗；3)死区时间控制也限制了高频变换的实现。双降压式半桥逆变器是近年研究应用较多的一种逆变器拓扑，该拓扑是由两个单向Buck电路组合而成，不存在传统逆变桥桥臂功率管直通问题，且续流二极管采用独立二极管，解决了开关管体二极管反向恢复问题。这样可以分别优化选取功率管和续流二极管，降低了开关损耗，适用于小型低功率变换。但它的输入直流电压利用率较低，桥臂输出最高电压只有输入直流电压的一半，对于高压输出的场合，则要求更高的输入直流电压，增加了功率管的电压应力，需要采用耐压等级更高的功率器件，导致成本上升。中国专利技术专利申请，公开号：CN107834886A；公开日：2018.03.23；公开了一种单级升压逆变器及其控制方法，该申请案在输入直流电源侧加入升压电感，不仅实现了升压，还解决了两级式电路复杂的特点，其不足之处在于，该逆变器对全桥逆变进行了大幅度的改变，出发点是为了实现逆变器的升压功能，但使用了较多的开关器件，增加了电路的体积，损耗增大，降低了逆变器的效率。现有技术中多篇文献涉及双Buck逆变器的研究，例如：1)论文名称为：《双Buck电压源逆变器的半周期电流调制方法》，论文作者为：王赞、肖岚等；发表在《电工技术学报》2007年5月，第22卷第5期上。2)论文名称为：《滞环电流控制型双BUCK逆变器》，论文作者为：洪峰、刘军；发表在《电工技术学报》2004年8月，第19卷第8期上。以上论文均涉及降压逆变，但应用场景有限，无法满足广泛需求。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题针对现有技术的升压逆变器存在升压比低的问题，本专利技术提供了一种双输入升压逆变器及其控制电路和方法，本专利技术采用双电源供电，可实现两个电源的无缝切换，保证逆变器正常运行，提高了系统的稳定性，可以获得更高的电压增益。2.技术方案为解决上述问题，本专利技术提供的技术方案为：第一方面，本专利技术提出了一种双输入升压逆变器，包括功率开关管S1、S2，二极管D1、D2、D3和D4，电感L1、L2，电容C1、C2；其中，输入侧一的一端连接电感L1一端，电感L1另一端与二极管D1阳极相连；二极管D1阴极分别连接功率开关管S1的A端、二极管D3阴极和电容C1一端；输入侧一另一端、功率开关管S1的C端与二极管D4阴极连接于节点a；输入侧二的一端连接电感L2一端，电感L2另一端与二极管D2阳极相连；二极管D2阴极、功率开关管S2的A端和二极管D3阳极连接于节点b；电容C1另一端与电容C2的一端连接于节点c；输入侧二的另一端连接二极管D4阳极、功率开关管S2的C端和电容C2的另一端；节点a、b和c形成输出侧。进一步地，所述的输出侧与滤波器的输入侧连接，滤波器的输出侧与负载或电网连接。进一步地，所述的功率开关管S1、S2为IGBT或MOSEFET。进一步地，所述的输入侧一和二分别与直流电源的正负极连接。进一步地，所述的滤波器为滤波器I，所述滤波器I包括滤波电感L4、L3和滤波电容CO，滤波电感L3一端与节点a连接，滤波电感L3另一端和滤波电感L4一端及滤波电容CO一端连接，滤波电容CO另一端连接于节点c；滤波电感L4另一端连接于节点b，滤波电容CO一端和节点c形成所述的滤波器的输出侧。进一步地，所述的滤波器为滤波器II，所述滤波器II包括滤波电感L30、L40，滤波电感L30一端与节点a连接，滤波电感L30另一端和滤波电感L40一端连接，滤波电感L40另一端连接于节点b，滤波电感L40一端和节点c形成所述的滤波器的输出侧。进一步地，所述的滤波器为滤波器III，所述滤波器III包括滤波电感L501、L301、L401，以及滤波电容CO1；滤波电感L301一端与节点a连接，滤波电感L301另一端和滤波电感L401一端、滤波电感L501一端、滤波电容CO1一端连接，滤波电感L401另一端连接于节点b，滤波电容CO1另一端连接于节点c，滤波电感L501另一端和节点c形成所述的滤波器的输出侧。第二方面，本专利技术还提出了一种双输入升压逆变器的控制电路，所述滤波器的输出侧电压作为反馈电压，与给定电压Uref相比较得到误差值，误差值经调节器调节后与三角波比较产生脉冲信号，输入到功率开关管S1和S2的B端。第三方面，本专利技术还提出了一种双输入升压逆变器的控制方法，所述功率开关管S1和S2的B端输入双极性调制波形，包括以下工作模态：功率开关管S1导通，S2关断，二极管D4关断，二极管D1、D2和D3导通；输入侧一通过功率开关管S1给电感L1充电，电感电流iL1线性增加；电容C1通过功率开关管S1给输出侧节点a和c供电；输入侧二和电感L2，经过输出侧节点a、b和c供电给电容C2充电，电感L2的电流iL2线性减小，直到为零止，进入下一个模态；功率开关管S1导通，S2关断，二极管D4、D2关断，二极管D1和D3导通；输入侧一通过功率开关管S1给电感L1充电，电流iL1线性增加；电容C1通过功率开关管S1给输出侧节点a和c供电；功率开关管S2导通，S1关断，二极管D3关断，二极管D1、D2和D4导通；输入侧二通过功率开关管S2给电感L2充电，电感电流iL2线性增加；电容C2通过功率开关管S2给输出侧节点b和c供电；输入侧一和电感L1，通过输出侧节点a、b和c给电容C1充电，电感L1的电流iL1线性减小，直到为零止，进入下一个模态；功率开关管S2导通，S1关断，二极管D1和D3关断，二极管D2和D4导通；输入侧二通过功率开关管S2给电感L2充电，电感电流iL2线性增加；电容C2通过功率开关管S2给输出侧节点b和c供电。进一步地，输出侧与输入侧的电压之比G：其中，Uom为输出侧电压幅值；输入侧一和输入侧二的电压幅值相等均为Uin；m为调制比；TS为调制周期；RO为滤波器输出侧连接的负载或电网的阻抗等效值。进一步地，所述控制方法为单电压闭环控制，选取滤波器输出侧电压作为反馈电压，与给定电压Uref相比较得到误差值，误差值经调节器调节后与三角波比较产生脉冲信号控制功率开关管S1和S2的开通与关断，功率开关管S1和S2工作在互补状态。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：(1)本专利技术可以实现升压逆变，并有稳定的交流输出，可以达到较高的升压变比；(2)本专利技术属于集成式逆变器，集成式逆变器显著减少了元件数量，降低了系统成本并提高了集成度，电路占用空间小；(3)本专利技术具有较高的升压能力，通过控制2个功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双输入升压逆变器，其特征在于：包括功率开关管S1、S2，二极管D1、D2、D3和D4，电感L1、L2，电容C1、C2；其中，输入侧一的一端连接电感L1一端，电感L1另一端与二极管D1阳极相连；二极管D1阴极分别连接功率开关管S1的A端、二极管D3阴极和电容C1一端；输入侧一另一端、功率开关管S1的C端与二极管D4阴极连接于节点a；输入侧二的一端连接电感L2一端，电感L2另一端与二极管D2阳极相连；二极管D2阴极、功率开关管S2的A端和二极管D3阳极连接于节点b；电容C1另一端与电容C2的一端连接于节点c；输入侧二的另一端连接二极管D4阳极、功率开关管S2的C端和电容C2的另一端；节点a、b和c形成输出侧。

【技术特征摘要】
1.一种双输入升压逆变器，其特征在于：包括功率开关管S1、S2，二极管D1、D2、D3和D4，电感L1、L2，电容C1、C2；其中，输入侧一的一端连接电感L1一端，电感L1另一端与二极管D1阳极相连；二极管D1阴极分别连接功率开关管S1的A端、二极管D3阴极和电容C1一端；输入侧一另一端、功率开关管S1的C端与二极管D4阴极连接于节点a；输入侧二的一端连接电感L2一端，电感L2另一端与二极管D2阳极相连；二极管D2阴极、功率开关管S2的A端和二极管D3阳极连接于节点b；电容C1另一端与电容C2的一端连接于节点c；输入侧二的另一端连接二极管D4阳极、功率开关管S2的C端和电容C2的另一端；节点a、b和c形成输出侧。2.根据权利要求1所述的一种双输入升压逆变器，其特征在于：所述的输出侧与滤波器的输入侧连接，滤波器的输出侧与负载或电网连接。3.根据权利要求1所述的一种双输入升压逆变器，其特征在于：所述的功率开关管S1、S2为IGBT或MOSEFET。4.根据权利要求2所述的一种双输入升压逆变器，其特征在于：所述的滤波器为滤波器I，所述滤波器I包括滤波电感L4、L3和滤波电容CO，滤波电感L3一端与节点a连接，滤波电感L3另一端和滤波电感L4一端及滤波电容CO一端连接，滤波电容CO另一端连接于节点c；滤波电感L4另一端连接于节点b，滤波电容CO一端和节点c形成所述的滤波器的输出侧。5.根据权利要求2所述的一种双输入升压逆变器，其特征在于：所述的滤波器为滤波器II，所述滤波器II包括滤波电感L30、L40，滤波电感L30一端与节点a连接，滤波电感L30另一端和滤波电感L40一端连接，滤波电感L40另一端连接于节点b，滤波电感L40一端和节点c形成所述的滤波器的输出侧。6.根据权利要求2所述的一种双输入升压逆变器，其特征在于：所述的滤波器为滤波器III，所述滤波器III包括滤波电感L501、L301、L401，以及滤波电容CO1；滤波电感L301一端与节点a连接，滤波电感L301另一端和滤波电感L401一端、滤波电感L501一端、滤波电容CO1一端连接，滤波电感L401另一端连接于节点b，滤波电容CO1另一端连接于节点c，滤波电感L501另一端和节点c形成所述的滤波器的输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡雪峰，俞志祥，戴冠军，刘行，张梦，程宇，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34