一种单相单级式耦合电感型分裂源升压逆变器及其方法技术

本发明专利技术公开了一种单相单级式耦合电感型分裂源升压逆变器及其方法，升压逆变器包括升压电路、防桥臂直通电路和输出电路；升压电路包含第一至第三绕组、第一电容、第一至第三二极管、以及第一至第四MOS管；防桥臂直通电路包含第四至第七二极管、以及第一至第四电感；输出电路包含第五电感、第二电容和输出电阻；第一至第三绕组形成三角形连接型耦合电感。本发明专利技术结构简单，电源输入电流连续，采用三角形连接的耦合电感，可以实现较高的电压增益，并且能有效抑制有源器件的电压尖峰。负载电流连续，逆变桥臂采用双BUCK型电路结构，可以有效避免桥臂直通风险，且电路不存在起动冲击电流和开关管开通瞬间的冲击电流。和开关管开通瞬间的冲击电流。和开关管开通瞬间的冲击电流。

【技术实现步骤摘要】
一种单相单级式耦合电感型分裂源升压逆变器及其方法


[0001]本专利技术涉及电力电子电路
，尤其涉及一种单相单级式耦合电感型分裂源升压逆变器及其方法。

技术介绍

[0002]传统化石能源如煤炭、石油、天然气的大量消耗以及由此带来的日益严重的环境污染问题，使得各种绿色可再生能源如风能、太阳能、潮汐能、燃料电池等备受关注，我国风电、太阳能发电累计装机容量稳居世界首位。然而，这类绿色可再生能源如太阳能、风能产生的电压等级较低，而传统的电压型全桥逆变器为降压型逆变器，因此，绿色可再生能源发电系统的输出电压必须经过高增益的DC
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DC变换器升压至较高的电压等级，再经逆变器逆变产生交流电才能使用。
[0003]近年来，相关学者提出了诸如级联型BOOST逆变器、Z源逆变器、准Z源逆变器、开关升压逆变器及准开关升压逆变器等升压型逆变器，但是它们使用了较多的有源器件和无源器件，使得变换器整体的体积、重量及成本大幅提升；其次，级联型BOOST逆变器的开关桥臂需要设置一定的死区时间，以防止逆变桥臂直通导致开关管损坏；最后，这些升压型逆变器对应的电压增益仍有较大的提升空间。因此，减少无源器件使用数量，具有高系统可靠性，同时具有高电压增益的逆变器设计是符合电力电子技术发展方向的关键技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
中所涉及到的缺陷，提供一种单相单级式耦合电感型分裂源升压逆变器及其方法。
[0005]本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：<br/>[0006]一种单相单级式耦合电感型分裂源升压逆变器，包括第一至第三绕组、第一至第二电容、第一至第七二极管、第一至第四MOS管、输出电阻、以及第一至第五电感；
[0007]所述第一至第三绕组形成三角形连接型耦合电感，第二绕组的正极分别和第三绕组的正极、输入电压源的正极相连；第二绕组的负极分别和第一绕组的负极、第一二极管的正极相连；第一绕组的正极分别和第三绕组的负极、第二二极管的正极、第三二极管的正极相连；
[0008]所述第一二极管的负极分别和第一电容的正极、第一MOS管的漏极、第四二极管的负极、第三MOS管的漏极、第六二极管的负极相连；
[0009]所述第一电容的负极分别和和输入电压源的负极、第五二极管的正极、第二MOS管的源极、第七二极管的正极、第四MOS管的源极相连；
[0010]所述第一MOS管的源极分别和第一电感的一端、第五二极管的负极相连；
[0011]所述第四二极管的正极分别和第二二极管的负极、第二电感的一端、第二MOS管的漏极相连；
[0012]所述第三MOS管的源极分别和第三电感的一端、第七二极管的负极相连；
[0013]所述第六二极管的正极分别和第三二极管的负极、第四电感的一端、第四MOS管的漏极相连；
[0014]所述第五电感的一端分别和第一电感的另一端、第二电感的另一端相连，另一端分别和第二电容的正极、输出电阻的一端相连；
[0015]所述第二电容的负极分别和第四电感的另一端、输出电阻的另一端、第三电感的另一端相连；
[0016]所述第五电感和第一电感相连的一端作为单相单级式耦合电感型分裂源升压逆变器的一个输出端a，输出电阻和第三电感相连的一端作为单相单级式耦合电感型分裂源升压逆变器的另一个输出端b。
[0017]本专利技术还公开了一种该单相单级式耦合电感型分裂源升压逆变器的工作方法，三角形连接型耦合电感处于充电状态，升压逆变器工作于以下四种模态：
[0018]模态一：关断第二MOS管、第三MOS管、第一二极管、第二二极管、第五二极管和第六二极管，导通第一MOS管、第四MOS管、第三二极管、第四二极管、第七二极管，输出电压为正的第二电容电压；
[0019]模态二：关断第一MOS管、第四MOS管、第一二极管、第三二极管、第四二极管和第七二极管，导通第二MOS管、第三MOS管、第二二极管、第五二极管、第六二极管，输出电压为正的第二电容电压；
[0020]模态三：关断第一MOS管、第三MOS管、第一二极管、第二二极管、第四二极管和第六二极管，导通第二MOS管、第四MOS管、第三二极管、第五二极管、第七二极管，输出电压为正的第二电容电压；
[0021]模态四：关断第一MOS管、第三MOS管、第一二极管、第三二极管、第四二极管和第六二极管，导通第二MOS管、第四MOS管、第二二极管、第五二极管、第七二极管，输出电压为正的第二电容电压。
[0022]本专利技术还公开了另一种该单相单级式耦合电感型分裂源升压逆变器的工作方法，三角形连接型耦合电感处于放电状态，升压逆变器工作于以下模态：
[0023]模态五：关断第二MOS管、第四MOS管、第二二极管、第三二极管、第五二极管和第七二极管，导通第一MOS管、第三MOS管、第一二极管、第四二极管、第六二极管，输出电压为正的第二电容电压。
[0024]本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
[0025]1.通过采用三角形连接型耦合电感，大大提升变换器的电压增益，并消除有源器件的电压尖峰，同时减少了无源器件的使用数量，提高变换器的功率密度，降低变换器的体积、重量及成本；
[0026]2.通过采用分裂源结构，使电感充电占空比D增大以获得高电压增益的同时，调制系数M也同时增大，在高电压增益的前提下，保证了输出电压的波形质量；
[0027]3.通过采用双BUCK结构，有效抑制桥臂直通风险，降低死区时间设置要求，在提升变换器可靠性的同时，提高了输出电压的波形质量；且变换器的输入电流与输出电流连续，十分适合绿色可再生能源发电

附图说明
[0028]图1是本专利技术的电路示意图；
[0029]图2(a)、图2(b)分别是本专利技术的调制策略关键波形示意图、控制逻辑图；
[0030]图3是本专利技术和传统Z源逆变器的输出升压因子对比曲线示意图；
[0031]图4(a)、图4(b)、图4(c)、图4(d)分别是本专利技术在三角形连接型耦合电感充电状态下模态一、模态二、模态三、模态四的状态示意图；
[0032]图5是本专利技术在三角形连接型耦合电感放电状态下的模态示意图；
[0033]图6(a)为本专利技术输入电流、输出电压、输出电流、第一电容电压的PSIM仿真示意图；
[0034]图6(b)为本专利技术第一、第二、第三、第四MOS管电压应力的PSIM仿真示意图；
[0035]图6(c)为本专利技术第一、第二、第三二极管电压应力的PSIM仿真示意图。
具体实施方式
[0036]下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：
[0037]本专利技术可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本专利技术的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。
[0038]应当理解，尽管这里本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单相单级式耦合电感型分裂源升压逆变器，其特征在于，包括第一至第三绕组、第一至第二电容、第一至第七二极管、第一至第四MOS管、输出电阻、以及第一至第五电感；所述第一至第三绕组形成三角形连接型耦合电感，第二绕组的正极分别和第三绕组的正极、输入电压源的正极相连；第二绕组的负极分别和第一绕组的负极、第一二极管的正极相连；第一绕组的正极分别和第三绕组的负极、第二二极管的正极、第三二极管的正极相连；所述第一二极管的负极分别和第一电容的正极、第一MOS管的漏极、第四二极管的负极、第三MOS管的漏极、第六二极管的负极相连；所述第一电容的负极分别和和输入电压源的负极、第五二极管的正极、第二MOS管的源极、第七二极管的正极、第四MOS管的源极相连；所述第一MOS管的源极分别和第一电感的一端、第五二极管的负极相连；所述第四二极管的正极分别和第二二极管的负极、第二电感的一端、第二MOS管的漏极相连；所述第三MOS管的源极分别和第三电感的一端、第七二极管的负极相连；所述第六二极管的正极分别和第三二极管的负极、第四电感的一端、第四MOS管的漏极相连；所述第五电感的一端分别和第一电感的另一端、第二电感的另一端相连，另一端分别和第二电容的正极、输出电阻的一端相连；所述第二电容的负极分别和第四电感的另一端、输出电阻的另一端、第三电感的另一端相连；所述第五电感和第一电感相连的一端作为单相单级式耦合电感型分裂源升压逆变器的一个输出端a，输出电阻和第三电感相连的一端作为单相单级式耦合电感...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶开文，朱小全，侯锦涛，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：