一种基于buck电路的新型单相逆变器制造技术

本实用新型专利技术公开一种基于buck电路的新型单相逆变器，主电路单元，包括直流电源、主电路和交流负载，主电路分别与直流电源和交流负载连接，用于实现单相DC/AC逆变功能；主控制单元，包括：输出电压采样单元、控制器和驱动电路；通过驱动电路驱动连接所述主电路单元，输出电压采样单元接收所述主电路的输出信号，并作为反馈信号传给控制器，构成闭环控制。本实用新型专利技术能够通过控制器自动调节输出交流电压的大小和频率，具有开关损耗小、谐波电流小、滤波电感电容小、结构和工作原理简单等优点。

A new single-phase inverter based on buck circuit

【技术实现步骤摘要】
一种基于buck电路的新型单相逆变器
本技术涉及逆变器
，尤其涉及一种基于buck电路的新型单相逆变器。
技术介绍
随着全球能源供应的日益紧张，人们对采用新能源分布式发电技术更加关注，虽然采用分布式发电技术，能有效利用各地丰富的清洁可再生能源，但随着分布式电源并网发电渗透率的日益增加，对传统电力系统的供电稳定性和电能质量也带来了新的问题。逆变器作为可再生能源发电单元与电网之间的能量变换接口，为了减小分布式电源接入电网后，对大电网带来的不好的影响，必须保证送入电网中的电能安全、稳定和高质量。然而现有典型的单相逆变器，存在无法工作在软开关状态，开关损耗大；滤波电感电容值比较大；以及并网运行时并网电流含有丰富的开关谐波等不足。目前为了减小开关损耗实现软开关功能，主要的方法是利用谐振原理，如公开号CN206517306U于2017.09.22公开了一种谐振直流环节的软开关逆变器，利用电感和电容发生谐振，实现在电力电子器件在开关时刻的电压或电流为零，开通和关断时刻电压为零时的开关，称为零电压开关(ZVS)；开通和关断时刻电流为零时的开关，称为零电流开关(ZCS)。但是利用此种方法需要增加额外电感或电容器件，增大了逆变器的重量、体积和成本，同时控制难度加大，降低了逆变器的可靠性。为了减小LC滤波器的电感和电容值，从而减小滤波器体积，如公开号CN105450021A于2016.03.20公开了一种航空专用低压直流恒功率负载稳定方法，其中设计了一种基于滤波电感电流的高频分量直接注入占空比的方法，使得在相同功率负载下，显著降低LC滤波器的电感和电容。但是本方法是在交流量下通过控制方法来降低LC滤波器的电感和电容值，此方法只能有限的减小滤波器电感电容值，然而本技术当中的LC滤波器通过的电压、电流是直流量的，所以能更大程度地降低滤波器的体积。通过以上叙述可以看出，目前改进型的新型单相逆变器或控制方法都是针对现有经典的全桥型单相逆变器某一方面的不足进行改进或优化，本技术提出的一种基于buck电路的新型单相逆变器，同时具备开关损耗小、谐波电流小、滤波电感电容小、结构和工作原理简单，可靠等突出优点。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是克服现有技术存在无法工作在软开关状态，开关损耗大、滤波电感电容值较大以及并网运行时并网电流含有丰富的开关谐波等不足，提供了一种结构和工作原理简单可靠的基于buck电路的新型单相逆变器。为解决上述技术问题，本技术采用以下技术方案：一种基于buck电路的新型单相逆变器，包括：主电路单元，包括直流电源、主电路和交流负载，主电路分别与直流电源和交流负载连接，用于实现单相DC/AC逆变功能；主控制单元，包括：输出电压采样单元、控制器和驱动电路；通过驱动电路驱动连接所述主电路单元，输出电压采样单元接收所述主电路的输出信号，并作为反馈信号传给控制器，构成闭环控制。优选的，所述主电路包括：buck电路，由第五功率开关管、电力二极管、滤波电容和滤波电感组成，滤波电容和滤波电感构成LC滤波器，所述直流电源连接第五功率开关管，第五功率开关管连接电力二极管和LC滤波电路；H桥，由第一至第四共4个功率开关管组成，所述LC滤波器与H桥连接，H桥的输出接交流负载。优选的，所述输出电压采样单元，为相电压采样电路。优选的，所述主控制单元，所述主控制单元接收给定信号，将所述给定信号和反馈信号一起传入控制器，控制器连接驱动电路，用于驱动主电路中的5个功率开关器件，主电路的输出信号传入所述输出电压采样单元，作为反馈信号；所述控制器控制主电路的输出信号与给定信号相等。优选的，给定信号为正弦信号。优选的，所述控制器选用STM32。优选的，所述驱动电路选用M57962L驱动器。与现有技术相比，本技术的优点在于：开关损耗小，传统逆变器的H桥四个开管工作在硬开关状态，而本技术的H桥工作在软开关状态，即零电压导通(ZVS)状态，且开关频率为50Hz，所以开关频率低、损耗小；并网运行时并网电流的谐波小，传统的逆变器H桥四个开关管工作频率为载波频率，导致输出电流含有丰富的高次开关谐波，而此逆变器H桥开关工作在50Hz交流频率，输出谐波少；LC滤波器小，传统逆变器的滤波器是按照交流电设计的，而本技术LC滤波器通过的是直流电，所以可以按照直流设计滤波器，和传统相比，相同滤波效果下，此处的电感和电容更小；结构和工作原理简单、可靠，通过buck电路和H桥的简易组合，工作原理简单可靠，但可克服现有单相逆变器的多种不足。附图说明图1为本技术主电路单元的主电路拓扑图；图2为本技术主控制单元的原理结构框图；图3为本技术输出电压采样单元的相电压采样电路图；图4为本技术控制器STM32程序控制流程图；图5为本技术驱动电路的M57962L驱动器电路图；图6为本技术主电路开关模式1时的电流回路示意图；图7为本技术主电路开关模式2时的电流回路示意图；图8为本技术主电路开关模式3时的电流回路示意图；图9为本技术主电路开关模式4时的电流回路示意图；图10为本技术仿真实例Vref＝200V时交流负载上的电压电流输出波形图；图11为本技术仿真实例Vref＝150V时交流负载上的电压电流输出波形图。1、直流电源；2、第五功率开关管；3、电力二极管；4、滤波电感；5、滤波电容；6、第一功率开关管；7、第二功率开关管；8、第三功率开关管；9、第四功率开关管；10、交流负载；11、给定信号；12、反馈信号；13、控制器；14、驱动电路；15、输出电压采样单元。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本技术。实施例1：如图1和图2所示，一种基于buck电路的新型单相逆变器包括：主电路单元，包括直流电源(1)、主电路和交流负载(10)，主电路分别与直流电源(1)和交流负载(10)连接，用于实现单相DC/AC逆变功能；主控制单元，包括：输出电压采样单元(15)、控制器(13)和驱动电路(14)；通过驱动电路(14)驱动连接所述主电路单元，输出电压采样单元(15)接收所述主电路的输出信号，并作为反馈信号(12)传给控制器(13)，构成闭环控制。如图1所示，所述主电路包括：buck电路，由第五功率开关管(2)、电力二极管(3)、滤波电容(4)和滤波电感(5)组成，滤波电容(4)和滤波电感(5)构成LC滤波器，所述直流电源(1)连接第五功率开关管(2)，第五功率开关管(2)连接电力二极管(3)和LC滤波电路，buck电路中的第五功率开关管(2)的占空比随着给定的正弦信号变化规律而变化(即α＝|sin(ωt)|，α为第五功率开关管的占空比)，输出等效为正弦半波的脉冲方波(即V01处为脉冲方波)，LC滤波电路将所述脉冲方波变成光滑的正弦半波(即V02处为正弦半波)；H桥，由第一至第四共4个功率开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于buck电路的新型单相逆变器，其特征在于，包括：/n主电路单元，包括直流电源、主电路和交流负载，主电路分别与直流电源和交流负载连接，用于实现单相DC/AC逆变功能；/n主控制单元，包括：输出电压采样单元、控制器和驱动电路；通过驱动电路驱动连接所述主电路单元，输出电压采样单元接收所述主电路的输出信号，并作为反馈信号传给控制器，构成闭环控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于buck电路的新型单相逆变器，其特征在于，包括：
主电路单元，包括直流电源、主电路和交流负载，主电路分别与直流电源和交流负载连接，用于实现单相DC/AC逆变功能；
主控制单元，包括：输出电压采样单元、控制器和驱动电路；通过驱动电路驱动连接所述主电路单元，输出电压采样单元接收所述主电路的输出信号，并作为反馈信号传给控制器，构成闭环控制。


2.根据权利要求1所述的一种基于buck电路的新型单相逆变器，其特征在于，所述主电路包括：
Buck电路，由第五功率开关管、电力二极管、滤波电容和滤波电感组成，滤波电容和滤波电感构成LC滤波器，所述直流电源连接第五功率开关管，第五功率开关管连接电力二极管和LC滤波电路；
H桥，由第一至第四共4个功率开关管组成，所述LC滤波器与H桥连接，H桥的输出接交流负载。


3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰征，王军章，曾进辉，何佳奇，骆娇，徐波，宋志杰，赵勇超，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43