宽范围增益的单相逆变器、控制方法及三相逆变器技术

本发明专利技术提供了一种宽范围增益的单相逆变器，包括直流电源、第一电感、第二电感、双向开关、第二开关管、第三开关管、第一电容、第二电容、负载以及二极管。上述宽范围增益的单相逆变器，当想要达到的增益<1时，控制所述宽范围增益的单相逆变器工作在第一工作模式，宽范围增益的单相逆变器工作在降压模式；当想要达到的增益>1时，切换宽范围增益的单相逆变器到第二工作模式，由升压电路来继续工作，从而打破了增益为1的局限性，实现了高增益，也就是正向增益为无穷大，负向增益也为无穷大，同时，控制能够保证两种模式的切换，并使得只有一个开关在一个周期内完全工作在高频，减小了开关损耗。耗。耗。

【技术实现步骤摘要】
宽范围增益的单相逆变器、控制方法及三相逆变器


[0001]本专利技术涉及逆变器
，特别涉及一种高增益单相逆变器、控制方法及三相逆变器。

技术介绍

[0002]逆变器分为电压源逆变器与电流源逆变器，而传统的电压源逆变器大多数是降压电路，也就是输出交流电压要低于输入直流电压。所以，目前很多应用是在逆变电路前加一级升压电路（如Boost电路），那这样逆变器就成为了两级结构，会增加体积以及降低系统稳定性，因此研究单级高增益的逆变器是至关重要的，因此有学者提出了Z源逆变器，它是由两个电感和两个电容构成的阻抗网络，能够实现升压的功能，因此得到了广泛研究。
[0003]针对非隔离型逆变系统出现的漏电流问题，主要有两种思路来解决这个问题，一种思路是通过拓扑和调制，国内外学者提出了许多改进的拓扑结构，主要可以分为单电感结构和对称电感结构，其中对称电感结构又可以分为直流侧旁路和交流侧旁路两种结构，较为典型的结构有H5、H6、改进型H6、混合H6和HERIC等拓扑结构。虽然这些改进型拓扑和控制在一定程度上减小了漏电流，但是也只能是抑制，不能从根源解决漏电流问题。另外一种思路是运用输入输出共地的拓扑结构，漏电流的产生是因为光伏阵列与大地之间存在寄生电容，同时由于没有变压器的隔离作用，就会有电流经过寄生电容在电路中形成回路，从而产生漏电流，如果构造输入输出共地的拓扑，就能够将寄生电容旁路掉，从而从根源上解决漏电流问题。
[0004]现有的逆变器，一种命名为Semi
‑
Z源逆变器，如图1所示，另一种命名为Semi
‑
quasi
‑
Z源逆变器，如图2所示，与传统的Z源逆变器相比，只用到了两个开关管，同时，保留了Z源的阻抗网络，但是没有利用Z源的直通状态，更多的是，实现了输入与输出的共地，彻底地解决了漏电流问题，但是，该电路存在了很大的缺点，那就是提出的两个拓扑的正向增益最大只能达到1，而负向增益可以达到无穷大，所以该逆变器最大只能做到1倍增益。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种高增益单相逆变器、控制方法及三相逆变器，以解决现有的逆变器最大只能做到1倍增益的问题。
[0006]本专利技术提供了一种高增益单相逆变器，包括直流电源、第一电感、第二电感、双向开关、第二开关管、第三开关管、第一电容、第二电容、负载以及二极管；所述直流电源的正极分别与所述双向开关的第一端、第一电感的输入端连接；所述双向开关的第二端分别与所述第一电容的第二端、所述第二电感的输入端连接；所述第一电感的输出端分别与所述第二开关管的第一端、所述第一电容的第一端、所述第三开关管的第一端连接；所述第三开关管的第二端与所述二极管的正极连接，所述二极管的负极分别与所述第二电感的输出端、所述第二电容的第一端、所述负载的正极连接；所述第二电容的第二端、所述负载的负极、所述第二开关管的第二端以及所述直流电源的负极同时接地。
[0007]上述高增益单相逆变器，先获取所述高增益单相逆变器的Msinωt，当想要达到的增益<1时，控制所述高增益单相逆变器工作在第一工作模式，所述高增益单相逆变器工作在降压模式；当想要达到的增益>1时，所述高增益单相逆变器无法满足工作条件，切换所述高增益单相逆变器到第二工作模式，由升压电路来继续工作，从而打破了增益为1的局限性，实现了高增益，也就是正向增益为无穷大，负向增益也为无穷大，同时，控制能够保证两种模式的切换，并使得只有一个开关在一个周期内完全工作在高频，减小了开关损耗。
[0008]进一步地，所述第一开关管、所述第二开关管、第三开关管以及所述第四开关管均包括IGBT、MOSFET或者三极管当中的任意一种。
[0009]进一步地，所述第一开关管和第四开关管的连接方式包括串联或者并联当中的任意一种。
[0010]进一步地，所述双向开关包括第一开关管和第四开关管，所述第一开关管的第一端分别与所述直流电源的正极、所述第一电感的输入端连接，所述第二开关管的第二端与所述第四开关管的第二端连接，所述第四开关管的第一端分别与所述第一电容的第二端、所述第二电感的输入端连接。
[0011]进一步地，所述高增益单相逆变器包括第一工作模式，所述第一工作模式时，所述第三开关管关断、所述第四开关管开通，所述双向开关包括第一工作状态和第二工作状态；所述第一工作状态时，第二开关管导通，第一开关管关断；所述第二工作状态时，第二开关管关断，第一开关管导通。
[0012]进一步地，所述高增益单相逆变器包括第二工作模式，所述第二工作模式时，所述第一开关管、所述第四开关管关断，以形成升压电路，所述第二开关管和所述第三开关管包括第一工作状态和第二工作状态；所述第一工作状态时，第二开关管导通，第三开关管关断；所述第二工作状态时，第二开关管关断，第三开关管导通。
[0013]本专利技术还提供了一种高增益单相逆变器的控制方法，包括：当想要达到的增益<1时，控制所述高增益单相逆变器工作在第一工作模式，所述高增益单相逆变器工作在降压模式，所述第一工作模式时，所述第三开关管关断、所述第四开关管开通，所述双向开关包括第一工作状态和第二工作状态；所述第一工作状态时，第二开关管导通，第一开关管关断；所述第二工作状态时，第二开关管关断，第一开关管导通；当想要达到的增益>1时，所述高增益单相逆变器无法满足工作条件，切换所述高增益单相逆变器到第二工作模式，由升压电路来继续工作，以实现高增益，所述第二工作模式时，所述第一开关管、所述第四开关管关断，以形成升压电路，所述第二开关管和所述第三开关管包括第一工作状态和第二工作状态；所述第一工作状态时，第二开关管导通，第三开关管关断；所述第二工作状态时，第二开关管关断，第三开关管导通。
[0014]进一步地，所述第一工作模式的增益的计算公式为V
Co
/V
in
=(1
‑
2D)/(1
‑
D)；其中，D为第二开关管的占空比，1
‑
D为第一开关管的占空比。
[0015]进一步地，所述第二工作模式的增益的计算公式为V
Co
/V
in
=1/(1
‑
D)；其中，D为第二开关管的占空比。
[0016]本专利技术还提供了一种三相逆变器，包括三个上述任意一项所述的高增益单相逆变器，三个所以说高增益单相逆变器并联，各个所述高增益单相逆变器的交流输出端作为所述三相逆变器的三相交流输出端。
附图说明
[0017]图1为现有技术中命名为Semi
‑
Z源逆变器的拓扑结构图；图2为现有技术中命名为Semi
‑
quasi
‑
Z源逆变器的拓扑结构图；图3为本专利技术提供的一种高增益单相逆变器的拓扑结构图；图4为图1中的高增益单相逆变器的第一工作模式的拓扑结构图；图5为图4中的高增益单相逆变器的第一工作状态的拓扑结构图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽范围增益的单相逆变器，其特征在于，包括直流电源、第一电感、第二电感、双向开关、第二开关管、第三开关管、第一电容、第二电容、负载以及二极管；所述直流电源的正极分别与所述双向开关的第一端、第一电感的输入端连接；所述双向开关的第二端分别与所述第一电容的第二端、所述第二电感的输入端连接；所述第一电感的输出端分别与所述第二开关管的第一端、所述第一电容的第一端、所述第三开关管的第一端连接；所述第三开关管的第二端与所述二极管的正极连接，所述二极管的负极分别与所述第二电感的输出端、所述第二电容的第一端、所述负载的正极连接；所述第二电容的第二端、所述负载的负极、所述第二开关管的第二端以及所述直流电源的负极同时接地。2.根据权利要求1所述的宽范围增益的单相逆变器，其特征在于，所述双向开关包括第一开关管和第四开关管，所述第一开关管的第一端分别与所述直流电源的正极、所述第一电感的输入端连接，所述第二开关管的第二端与所述第四开关管的第二端连接，所述第四开关管的第一端分别与所述第一电容的第二端、所述第二电感的输入端连接。3.根据权利要求2所述的宽范围增益的单相逆变器，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管、第三开关管以及所述第四开关管均包括IGBT、MOSFET或者三极管当中的任意一种。4.根据权利要求2所述的宽范围增益的单相逆变器，其特征在于，所述第一开关管和第四开关管的连接方式包括串联或者并联当中的任意一种。5.根据权利要求2所述的宽范围增益的单相逆变器，其特征在于，所述宽范围增益的单相逆变器包括第一工作模式，所述第一工作模式时，所述第三开关管关断、所述第四开关管开通，所述双向开关包括第一工作状态和第二工作状态；所述第一工作状态时，所述第二开关管导通，所述第一开关管关断；所述第二工作状态时，所述第二开关管关断，所述第一开关管导通。6.根据权利要求2所述的宽范围增益的单相逆变器，其特征在于，所述宽范围增益的单相逆变器包括第二工作模式，所述第二工作模式时，所述第一开关管、所述第四开关管关断，以形成升压电路，所述第二开关管和所述第三开关管包括第一工作状态和第二工作状态；所述第一工作状态时，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁永强，汪洪亮，吴良材，
申请(专利权)人：深圳古瑞瓦特新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：