多电感桥臂交错并联的逆变器拓扑制造技术

本发明专利技术公开了一种多电感桥臂交错并联的逆变器拓扑。所述逆变器拓扑包括干路部分和支路部分，单条支路包括一个开关管、一个电感和一个二极管。支路部分并联接入干路，通过增加并联支路数量可以得到并联n条支路的逆变器结构。逆变器采用交错并联的控制方式。本发明专利技术可以在大功率场合应用，无桥臂直通问题，电流不流经开关管体二极管，并网电流总谐波失真处于较低水平，能够提高系统的功率密度，减小纹波，可根据实际功率需要灵活调整并联支路的数目。可根据实际功率需要灵活调整并联支路的数目。可根据实际功率需要灵活调整并联支路的数目。

【技术实现步骤摘要】
多电感桥臂交错并联的逆变器拓扑


[0001]本专利技术涉及逆变器
，具体是多电感桥臂交错并联的逆变器拓扑。

技术介绍

[0002]并网逆变器目前普遍使用全桥结构，但由于开关管的体二极管存在反向恢复问题，全桥逆变器通常无法工作在连续模式，输出功率等级低，并且存在直通问题。传统的LC滤波器为了实现过滤高次谐波的功能，需要使用较大的电感和电容，增大了电路的体积和成本。LCL型滤波器使用两个电感分担滤波的任务，降低了滤波电感的电感值，具有有效抑制高频输出电流的能力，但三阶系统在稳定性方面较弱。因此如何提高逆变器功率等级，降低并网电流总谐波失真成为本行业人员需要解决的问题。
[0003]专利“一种交错并联并网逆变器”(专利号CN108832832B)使用3个电感、3个二极管和7个开关管实现两路交错并联，其中两个电感只有一半的时间处于工作状态，造成了资源的浪费和成本的提高，并且该电路无法拓展到多路交错并联，有一定局限性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提出多电感桥臂交错并联的逆变器拓扑。
[0005]本专利技术的目的至少通过如下技术方案之一实现。
[0006]多电感桥臂交错并联的逆变器拓扑，包括干路和n条支路，n为自然数；
[0007]n条支路中，第n条支路包括第n开关管S
n
、第n二极管VD
n
和第n电感L
n
，第n开关管S
n
的源极连接第n二极管VD
n
的阴极，且第n开关管S
n
的漏极和第n二极管VD
n
的阳极分别连接直流电源的正极和负极，第n电感L
n
的一端连接在第n开关管S
n
的源极和第n二极管VD
n
的阴极的连接处，另一端连接干路；
[0008]干路部分包括直流电源、第n+1开关管S
n+1
、第n+2开关管S
n+2
、第n+3开关管S
n+3
、第n+4开关管S
n+4
；
[0009]第n+1开关管S
n+1
的漏极连接第n+2开关管S
n+2
的漏极以及第n电感L
n
的另一端；第n+1开关管S
n+1
的源极与第n+3开关管S
n+3
的漏极和电网的一端连接，第n+2开关管S
n+2
的源极与第n+4开关管S
n+4
的漏极和电网的另一端连接，第n+3开关管S
n+3
、第n+4开关管S
n+4
的源极与直流电源的负极连接。
[0010]进一步地，n条支路中，第一开关管S1到第n开关管S
n
分别控制对应支路的第一电感L1到第n电感L
n
的充放电；当第n条支路中的开关管S
n
导通时，对应的第n条支路中的电感L
n
处于充电状态，当第n条支路中的开关管S
n
关断时，对应的第n条支路中的电感L
n
处于放电状态。
[0011]进一步地，n条支路中的第一开关管S1到第n开关管S
n
处于高频工作状态，第n+1开关管S
n+1
、第n+2开关管S
n+2
、第n+3开关管S
n+3
、第n+4开关管S
n+4
处于电网工频工作状态。
[0012]进一步地，n条支路中的第一开关管S1到第n开关管S
n
负责控制对应支路的第一电
感L1到第n电感L
n
交错并联运行。
[0013]进一步地，n条支路中的第一开关管S1到第n开关管S
n
使用PWM控制信号进行开断，支路间载波信号相位依次相差360/n度。
[0014]进一步地，第n+1开关管S
n+1
、第n+2开关管S
n+2
、第n+3开关管S
n+3
、第n+4开关管S
n+4
负责控制输出电流的正负性与电网电压一致。
[0015]进一步地，第n+1开关管S
n+1
和第n+4开关管S
n+4
的控制信号相同，在电网电压正半周期导通；第n+2开关管S
n+2
和第n+3开关管S
n+3
的控制信号相同，在电网电压负半周期导通。
[0016]进一步地，对于n条支路中的第一开关管S1到第n开关管S
n
，每个开关管有导通和关断2种模态，决定着相应电感的工作状态，开关管间相互独立，因此有2
n
种组合。
[0017]进一步地，第n+1开关管S
n+1
、第n+2开关管S
n+2
、第n+3开关管S
n+3
、第n+4开关管S
n+4
有2种工作状态，当电网电压处于正半周时，第n+1开关管S
n+1
和第n+4开关管S
n+4
导通，第n+2开关管S
n+2
和第n+3开关管S
n+3
关断，当电网电压处于负半周时，第n+2开关管S
n+2
和第n+3开关管S
n+3
导通，第n+1开关管S
n+1
和第n+4开关管S
n+4
关断。
[0018]进一步地，系统的工作模态由开关管的导通关断组合决定，根据第一开关管S1至第n+4开关管S
n+4
的组合，系统共有2
n+1
种工作模态。
[0019]相比与现有技术，本专利技术的优点在于：
[0020]本专利技术在n＝2时使用2个电感、2个二极管和6个开关管即可实现两路交错并联，两个电感一直处于工作状态，提高了电感利用率，节省了资源，降低了成本，此外本专利技术可以拓展到多路交错并联。本专利技术使用交错并联技术，能够提高系统的功率密度，减小纹波，仅需增加少量器件，即可增加逆变器的输出功率，可根据实际功率需要灵活调整并联支路的数目。本专利技术可以在大功率场合应用，开关管S
n+1
至S
n+4
处于低频工作状态，无桥臂直通问题，电流不流经开关管体二极管，并网电流总谐波失真处于较低水平。
附图说明
[0021]图1为多电感桥臂交错并联的逆变器拓扑的电路示意图；
[0022]图2a为多电感桥臂交错并联的逆变器拓扑的干路电路示意图，图2b为多电感桥臂交错并联的逆变器拓扑的支路电路示意图；
[0023]图3为多电感桥臂交错并联的逆变器拓扑的各开关管控制信号示意图；
[0024]图4为本专利技术所提供的单电感桥臂逆变器的电路示意图；
[0025]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多电感桥臂交错并联的逆变器拓扑，其特征在于，包括干路和n条支路，n为自然数；n条支路中，第n条支路包括第n开关管S
n
、第n二极管VD
n
和第n电感L
n
，第n开关管S
n
的源极连接第n二极管VD
n
的阴极，且第n开关管S
n
的漏极和第n二极管VD
n
的阳极分别连接直流电源的正极和负极，第n电感L
n
的一端连接在第n开关管S
n
的源极和第n二极管VD
n
的阴极的连接处，另一端连接干路；干路部分包括直流电源、第n+1开关管S
n+1
、第n+2开关管S
n+2
、第n+3开关管S
n+3
、第n+4开关管S
n+4
；第n+1开关管S
n+1
的漏极连接第n+2开关管S
n+2
的漏极以及第n电感L
n
的另一端；第n+1开关管S
n+1
的源极与第n+3开关管S
n+3
的漏极和电网的一端连接，第n+2开关管S
n+2
的源极与第n+4开关管S
n+4
的漏极和电网的另一端连接，第n+3开关管S
n+3
、第n+4开关管S
n+4
的源极与直流电源的负极连接。2.根据权利要求1所述的多电感桥臂交错并联的逆变器拓扑，其特征在于，n条支路中，第一开关管S1到第n开关管S
n
分别控制对应支路的第一电感L1到第n电感L
n
的充放电；当第n条支路中的开关管S
n
导通时，对应的第n条支路中的电感L
n
处于充电状态，当第n条支路中的开关管S
n
关断时，对应的第n条支路中的电感L
n
处于放电状态。3.根据权利要求1所述的多电感桥臂交错并联的逆变器拓扑，其特征在于，n条支路中的第一开关管S1到第n开关管S
n
处于高频工作状态，第n+1开关管S
n+1
、第n+2开关管S
n+2
、第n+3开关管S
n+3
、第n+4开关管S
n+4
处于电网工频工作状态。4.根据权利要求1所述的多电感桥臂交错并联的逆变器...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖文勋，王丹阳，张波，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：