一种双boost变换器及其调制方法技术

本发明专利技术公开了一种双boost变换器及其调制方法，属于变换器技术领域。本发明专利技术的电感L1一端连接输入电源U

【技术实现步骤摘要】
一种双boost变换器及其调制方法


[0001]本专利技术涉及电力电子变换器
，尤其涉及一种双boost变换器及其对应的调制方法。

技术介绍

[0002]单相电压源逆变器(VSIs)作为直流输出和交流输出的接口，在能源系统(ESSs)和光伏(PV)等配电系统中起着关键作用。传统的电压型逆变器是buck型DC
‑
AC功率变换器，其直流电源电压高于交流输出峰值电压。在输入电压较低的情况下，实现电压升压变换的方法一般有两种：一种是采用工频变压器。第二种是两级光伏升压型逆变器，在逆变桥前增加一个升压型DC
‑
DC变换器，以获得较高的交流输出电压。然而，两种方式的附加功率变换器的结果都是增加了系统的体积、重量和成本，并且由于两级变换影响了整个逆变器的转化效率，导致转化效率较低，升压变比低。另一方面，由于输入输出接地不同，在实际应用中会出现较大的泄漏电流，造成安全和电磁干扰问题。
[0003]近年来越来越多的学者开始将研究目光转向单级式升压逆变器。在《Switched inductor Z
‑
source inverter》中，提出了一种基于Z源拓扑的单级升压逆变器，其输出交流电压可能高于直流输入电压。然而，它需要由大电感和大电容组成的Z源网络，并且仍然存在漏电流问题。文献《A Novel Single Stage Zero Leakage Current Transformer
‑
less Inverter for Grid Connected PV Systems》IEEE2015，公开了一种单级逆变器，该逆变器是由反相和非反相Cuk逆变器更换二极管组合而成。由于固有的Cuk变换器的升降压能力，使得输出电压可以高于或低于输入电压，且该逆变器输入电流纹波较低。其不足之处在于，该逆变器出发点是为了降低光伏阵列电压转换中的泄漏电流，开关器件较多，增加了电路的体积，损耗大，降低了逆变器的效率。

技术实现思路

[0004]1.专利技术要解决的技术问题
[0005]针对现有技术的升压逆变器存在升压比低，有漏电流的问题，本专利技术提供了一种双boost变换器及其调制方法。本专利技术的变换器集成度高，升压变比较高，直流侧与交流侧共接地，避免了共模干扰，不存在高频漏电流。
[0006]2.技术方案
[0007]为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
[0008]本专利技术的一种双boost变换器，包括功率开关管S1、S2、S3和S4，二极管D1、D2，电感L1、L2和电容C1、C2；
[0009]电感L1一端连接输入电源U
in
一端，电感L1另一端分别与二极管D1阳极和功率开关管S1的端子1相连；
[0010]二极管D1阴极分别连接功率开关管S3的端子1和电容C1一端；
[0011]电容C1另一端与功率开关管S1的端子2和直流侧的另一端相连；
[0012]电感L2一端连接输入电源U
in
一端，电感L2另一端分别与功率开关管S2的端子1和电容C2一端相连；
[0013]电容C2另一端与功率开关管S4的端子2和二极管D2阳极相连；
[0014]二极管D2阴极分别连接功率开关管S2的端子2和直流侧的另一端；
[0015]功率开关管S1和S2端子2，电容C1和二极管D2阴极和直流侧的另一端，以及交流侧的一端相连并且均接地；
[0016]功率开关管S3端子2和S4端子1及交流侧的一端连接于节点A；
[0017]功率开关管S1和S2的端子2、电容C1一端、二极管D2阴极、及交流侧的另一端连接于节点B；
[0018]节点A和B形成输出端。
[0019]本专利技术的一种双boost变换器，还包括滤波器，所述的节点A和B与滤波器的输入端连接，滤波器的输出端连接电网U
g
或负载R
O
。
[0020]本专利技术的一种双boost变换器的调制方法，根据以上所述的一种变换器，在正弦调制波正负半波内的工作原理相同；
[0021]当调制波大于载波时，控制功率开关管S1、S3导通，S2、S4断开，二极管D1截止，二极管D2导通，输入电源U
in
给电感L1充电；输入电源U
in
和电感L2为电容C2充电；电容C1两端电压U
C1
与输出电压u
o
形成闭合回路，此时输出电压幅值U
om
＝+mU
C1
，其中m为调制比；
[0022]当调制波小于载波时，控制功率开关管S2、S4导通，S1、S3断开，二极管D1导通，二极管D2截止，输入电源U
in
和电感L1为电容C1充电；输入电源U
in
通过开关管S2给电感L2充电；电容C2、功率开关管S2、S4与输出电压u
o
形成闭合回路；电容C2两端电压U
C2
为电网或负载R
O
供电，此时输出电压幅U
om
＝
‑
mU
C1
；
[0023]电感L1和L2处于放电状态和电流断续状态，流经电感L1或L2上的电流i
L1
或i
L2
线性减少直到为零，二极管D1或D2截止。
[0024]本专利技术的一种双boost变换器，包括功率开关管S1、S2、S3、S4和S5，二极管D1，电感L1、L2和电容C1、C2；
[0025]电感L1一端连接输入电源U
in
一端，电感L1另一端分别与二极管D1阳极和功率开关管S1的端子1相连；
[0026]二极管D1阴极分别连接功率开关管S3的端子1和电容C1一端；
[0027]电容C1另一端与功率开关管S1的端子2和直流侧的另一端相连；
[0028]电感L2一端连接输入电源U
in
一端，电感L2另一端分别与功率开关管S2的端子1和电容C2一端相连；
[0029]电容C2另一端与功率开关管S4的端子2和功率开关管S5的端子2相连；
[0030]功率开关管S5的端子1分别连接功率开关管S2的端子2和直流侧的另一端；
[0031]功率开关管S1和S2端子2，电容C1和功率开关管S5的端子1和直流侧的另一端，以及交流侧的一端相连并且均接地；
[0032]功率开关管S3端子2和S4端子1及交流侧的一端连接于节点A；
[0033]功率开关管S1和S2的端子2、电容C1一端、功率开关管S5的端子1、及交流侧的另一端连接于节点B；
[0034]节点A和B形成输出端。
[0035]优选地，当所述的二极管D2采用功率开关管S5替代；所述的调制方法为：在工频的正半周期内，功率开关管S1、S3和S5一直工作在SPWM状态，功率开关管S3与功率开关管S1工作状态相反，功率开关管S1与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双boost变换器，其特征在于：包括功率开关管S1、S2、S3和S4，二极管D1、D2，电感L1、L2和电容C1、C2；电感L1一端连接输入电源U
in
一端，电感L1另一端分别与二极管D1阳极和功率开关管S1的端子1相连；二极管D1阴极分别连接功率开关管S3的端子1和电容C1一端；电容C1另一端与功率开关管S1的端子2和直流侧的另一端相连；电感L2一端连接输入电源U
in
一端，电感L2另一端分别与功率开关管S2的端子1和电容C2一端相连；电容C2另一端与功率开关管S4的端子2和二极管D2阳极相连；二极管D2阴极分别连接功率开关管S2的端子2和直流侧的另一端；功率开关管S1和S2端子2，电容C1和二极管D2阴极和直流侧的另一端，以及交流侧的一端相连并且均接地；功率开关管S3端子2和S4端子1及交流侧的一端连接于节点A；功率开关管S1和S2的端子2、电容C1一端、二极管D2阴极、及交流侧的另一端连接于节点B；节点A和B形成输出端。2.根据权利要求1所述的一种双boost变换器，其特征在于：还包括滤波器，所述的节点A、B与滤波器的输入端连接，滤波器的输出端连接电网U
g
或负载R
O
。3.一种双boost变换器的调制方法，其特征在于，根据权利要求1或2所述的一种变换器，在正弦调制波正负半波内的工作原理相同；当调制波大于载波时，控制功率开关管S1、S3导通，S2、S4断开，二极管D1截止，二极管D2导通，输入电源U
in
给电感L1充电；输入电源U
in
和电感L2为电容C2充电；电容C1两端电压U
C1
与输出电压u
o
形成闭合回路；当调制波小于载波时，控制功率开关管S2、S4导通，S1、S3断开，二极管D1导通，二极管D2截止，输入电源U
in
和电感L1为电容C1充电；输入电源U
in
通过开关管S2给电感L2充电；电容C2、功率开关管S2、S4与输出电压u
o
形成闭合回路；电容C2两端电压U
C2
为电网或负载R
O
供电；电感L1和L2处于放电状态和电流断续状态，流经电感L1或L2上的电流i
L1
或i
L2
线性减少直到为零，二极管D1或D2截止。4.一种双boost变换器，其特征在于：包括功率开关管S1、S2、S3、S4和S5，二极管D1，电感L1、L2和电容C1、C2；电感L1一端连接输入电源U
in
一端，电感L1另一端分别与二极管D1阳极和功率开关管S1的端子1相连；二极管D1阴极...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈世杰，程宇，胡雪峰，程赫，
申请(专利权)人：苏州翌工电源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：