【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子领域，尤其是一种单电感无直通链式逆变器及控制方法。
技术介绍
1、常规全桥逆变器的桥臂上、下两个高频开关管存在直通的问题，需要给上、下两个高频开关管的切换信号添加死区时间，而且全桥逆变器都是由体二极管续流，反向恢复时间较长，开关损耗较大，从而影响了电能传输效率。
2、双buck逆变器近年来应用较为广泛，其不存在直通问题，比全桥逆变器更为可靠，而且双buck逆变器利用buck电路的二极管代替全桥逆变器高频开关管的体二极管续流，降低了反向恢复损耗，提高了电能传输效率，但双buck逆变器采用了两个输出滤波电感，相比于全桥逆变器，增加了逆变器的体积和损耗。
技术实现思路
1、本专利技术需要解决的技术问题是提供一种单电感无直通链式逆变器及控制方法，解决传统全桥逆变器同一桥臂的上下开关管驱动脉冲需要加入死区时间防止桥臂开关管直通的问题，同时解决了传统双buck逆变器存在两个输出滤波电感导致逆变器体积大和损耗增加的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种单电感无直通链式逆变器，包括结构相同且依次连接的第一单电感无直通逆变器单元、第二单电感无直通逆变器单元和第三单电感无直通逆变器单元，所述第一单电感无直通逆变器单元连接滤波电感l的一端，滤波电感l的另一端连接滤波电容c的一端，所述滤波电容c的另一端与第三单电感无直通逆变器单元连接，所述滤波电容c的两端分别连接负载r的两端。
3、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所
4、所述第一单电感无直通逆变器单元的第三条支路中点连接第二单电感无直通逆变器单元的第一支路中点，所述第二单电感无直通逆变器单元的第三条支路中点连接第三单电感无直通逆变器单元的第一支路中点，所述第一单电感无直通逆变器单元的第一支路中点连接滤波电感l，所述第三单电感无直通逆变器单元的第三条支路中点连接滤波电容c。
5、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述第一单电感无直通逆变器单元、第二单电感无直通逆变器单元和第三单电感无直通逆变器单元均包括四种工作状态，分别为正向导通、正向旁路、反向导通和反向旁路；
6、当单电感无直通逆变器单元工作在正向导通状态，开关管s1和开关管s4导通，开关管s2和开关管s3关断；
7、当单电感无直通逆变器单元工作在正向旁路状态，开关管s1和二极管d3导通，s2、s3和s4关断；
8、当单电感无直通逆变器单元工作在反向导通状态，开关管s2和s3导通，s1和s4关断；
9、当单电感无直通逆变器单元工作在反向旁路状态，开关管s2和二极管d4导通，s1、s3和s4关断。
10、本专利技术技术方案的进一步改进在于：当三个单电感无直通逆变器单元同时工作在正向导通或反向导通状态时，输出电平为±3udc，当三个单电感无直通逆变器单元其中两个工作在正向导通或反向导通状态，另一个工作在正向旁路状态或者反向旁路状态时，输出电平为±2udc，当三个单电感无直通逆变器单元其中一个工作在正向导通或反向导通状态，其他两个工作在正向旁路状态或者反向旁路状态时，输出电平为±udc，当三个单电感无直通逆变器单元同时工作在正向旁路状态或者反向旁路状态时，输出电平为0。
11、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述单电感无直通逆变器单元工作在正向导通状态时，直流电源输出正向电压，储存在滤波电感l和第二电感l2的能量被释放到负载r，电流正向流通，滤波电感的电流il随斜率增加，并且由下式给出：
12、
13、其中，uc表示滤波电容c的采集电压。
14、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述单电感无直通逆变器单元工作在正向旁路状态时，直流电源不提供任何能量，滤波电感l和第二电感l2释放能量，电流正向流通，滤波电感的电流il随斜率性减小，并且由下式给出：
15、
16、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述单电感无直通逆变器单元工作在反向导通状态时，直流电源输出反向电压，向负载r和滤波电感l提供能量，电流反向流通，第一电感l1和滤波电感l串联，滤波电感的电流il随斜率线性增加，并且由下式给出：
17、
18、本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述单电感无直通逆变器单元工作在反向旁路状态时，直流电源不提供任何能量，储存在滤波电感l和第一电感l1的能量被释放到负载r，电流反向流通，滤波电感的电流il随斜率减小，并且由下式给出：
19、
20、本专利技术技术方案的进一步改进在于：一种单电感无直通链式逆变器的控制方法，采用双闭环式控制结构，电压外环使用准pr控制器来控制逆变器的输出电压，电流内环使用单比例控制器来控制逆变器的输出电流，
21、控制过程如下：
22、对滤波电容电压、滤波电感电流进行采样，将标准电压与采集到的滤波电容电压uc相减，把所得到的电压差作为准pr控制器的输入，准pr控制器的输出与采集到的电流il相减，把所得到的电流差作为单比例控制器输入，单比例控制器输出为单电感无直通链式逆变器的pwm调制波；
23、通过三角波载波移相调制，将得到pwm调制波功率放大得到开关管的驱动波形，将第一单电感无直通逆变器单元、第二单电感无直通逆变器单元和第三单电感无直通逆变器单元的第一个h桥模块的开关管s1、开关管s2和第一电感l1等效为全桥逆变器的一个桥臂，第二个h桥模块中的开关管s3、开关管s4和第二电感l2等效为全桥逆变器的另一个桥臂，且全桥逆变器的两个桥臂采用三角波载波移相调制，所述三角波载波移相调制具体工作过程为：将第一单电感无直通逆变器单元、第二单电感无直通逆变器单元和第三单电感无直通逆变器单元的三角波依次移开三分之一个三角波周期，即2π/3相位角，每个单电感无直通逆变器单元的等效的全桥逆变器的桥臂导通相差π/3相位角，然后与双闭环控制产生的正弦调制波比较，产生出3组pwm调制波信号，3组pwm调制波信号分别驱动第一单电感无直通逆变器单元、第二单电感无直通逆变器单元和第三单电感无直通逆变器单元。
24、本专利技术技术方案的进一步改进在于：准pr控制器表达式如下：
25、
26、其中，kp为比例系数，kr为谐振系数，ωc为截止本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种单电感无直通链式逆变器，其特征在于：包括结构相同且依次连接的第一单电感无直通逆变器单元、第二单电感无直通逆变器单元和第三单电感无直通逆变器单元，所述第一单电感无直通逆变器单元连接滤波电感L的一端，滤波电感L的另一端连接滤波电容C的一端，所述滤波电容C的另一端与第三单电感无直通逆变器单元连接，所述滤波电容C的两端分别连接负载R的两端。
2.根据权利要求1所述的一种单电感无直通链式逆变器，其特征在于：所述第一单电感无直通逆变器单元、第二单电感无直通逆变器单元和第三单电感无直通逆变器单元均包括由开关管S1与二极管D2串联形成的第一支路、由二极管D1与开关管S2串联形成的第二支路、由开关管S3与二极管D4串联形成的第三支路、由二极管D3与开关管S4串联形成的第四支路且四条支路的上端同时连接直流电源正极端、四条支路下端同时连接直流电源负极端；所述第一支路中点连接第一电感L1的一端，所述第二支路的中点连接第一电感L1的另一端，第一支路、第二支路以及第一电感L1形成第一个H桥模块；所述第三支路中点连接第二电感L2的一端，所述第四支路连接第二电感L2的另一端，第三支路、第四支
3.根据权利要求2所述的一种单电感无直通链式逆变器，其特征在于：所述第一单电感无直通逆变器单元、第二单电感无直通逆变器单元和第三单电感无直通逆变器单元均包括四种工作状态，分别为正向导通、正向旁路、反向导通和反向旁路；
4.根据权利要求3所述的一种单电感无直通链式逆变器，其特征在于：当三个单电感无直通逆变器单元同时工作在正向导通或反向导通状态时，输出电平为±3Udc，当三个单电感无直通逆变器单元其中两个工作在正向导通或反向导通状态，另一个工作在正向旁路状态或者反向旁路状态时，输出电平为±2Udc，当三个单电感无直通逆变器单元其中一个工作在正向导通或反向导通状态，其他两个工作在正向旁路状态或者反向旁路状态时，输出电平为±Udc，当三个单电感无直通逆变器单元同时工作在正向旁路状态或者反向旁路状态时，输出电平为0。
5.根据权利要求3所述的一种单电感无直通链式逆变器，其特征在于：所述单电感无直通逆变器单元工作在正向导通状态时，直流电源输出正向电压，储存在滤波电感L和第二电感L2的能量被释放到负载R，电流正向流通，滤波电感的电流iL随斜率增加，并且由下式给出：
6.根据权利要求3所述的一种单电感无直通链式逆变器，其特征在于：所述单电感无直通逆变器单元工作在正向旁路状态时，直流电源不提供任何能量，电感滤波电感L和第二电感L2释放能量，电流正向流通，滤波电感的电流iL随斜率性减小，并且由下式给出：
7.根据权利要求3所述的一种单电感无直通链式逆变器，其特征在于：所述单电感无直通逆变器单元工作在反向导通状态时，直流电源输出反向电压，向负载R和滤波电感L提供能量，电流反向流通，第一电感L1和滤波电感L串联，滤波电感的电流iL随斜率线性增加，并且由下式给出：
8.根据权利要求3所述的一种单电感无直通链式逆变器，其特征在于：所述单电感无直通逆变器单元工作在反向旁路状态时，直流电源不提供任何能量，储存在滤波电感L和第一电感L1的能量被释放到负载R，电流反向流通，滤波电感的电流iL随斜率减小，并且由下式给出：
9.一种单电感无直通链式逆变器的控制方法，其特征在于：采用双闭环式控制结构，电压外环使用准PR控制器来控制逆变器的输出电压，电流内环使用单比例控制器来控制逆变器的输出电流，
10.根据权利要求9所述的一种单电感无直通链式逆变器的控制方法，其特征在于：准PR控制器表达式如下：
...【技术特征摘要】
1.一种单电感无直通链式逆变器，其特征在于：包括结构相同且依次连接的第一单电感无直通逆变器单元、第二单电感无直通逆变器单元和第三单电感无直通逆变器单元，所述第一单电感无直通逆变器单元连接滤波电感l的一端，滤波电感l的另一端连接滤波电容c的一端，所述滤波电容c的另一端与第三单电感无直通逆变器单元连接，所述滤波电容c的两端分别连接负载r的两端。
2.根据权利要求1所述的一种单电感无直通链式逆变器，其特征在于：所述第一单电感无直通逆变器单元、第二单电感无直通逆变器单元和第三单电感无直通逆变器单元均包括由开关管s1与二极管d2串联形成的第一支路、由二极管d1与开关管s2串联形成的第二支路、由开关管s3与二极管d4串联形成的第三支路、由二极管d3与开关管s4串联形成的第四支路且四条支路的上端同时连接直流电源正极端、四条支路下端同时连接直流电源负极端；所述第一支路中点连接第一电感l1的一端，所述第二支路的中点连接第一电感l1的另一端，第一支路、第二支路以及第一电感l1形成第一个h桥模块；所述第三支路中点连接第二电感l2的一端，所述第四支路连接第二电感l2的另一端，第三支路、第四支路以及第二电感l2形成第二个h桥模块；
3.根据权利要求2所述的一种单电感无直通链式逆变器，其特征在于：所述第一单电感无直通逆变器单元、第二单电感无直通逆变器单元和第三单电感无直通逆变器单元均包括四种工作状态，分别为正向导通、正向旁路、反向导通和反向旁路；
4.根据权利要求3所述的一种单电感无直通链式逆变器，其特征在于：当三个单电感无直通逆变器单元同时工作在正向导通或反向导通状态时，输出电平为±3udc，当三个单电感无直通逆变器单元其中两个工作在正向导通或反向导通状态，另一个工作在正向旁路状态或者反向旁路状态时，输出电平为±2udc，当...
【专利技术属性】
技术研发人员：阚志忠，刘重阳，王富溪，赵晓君，张纯江，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：
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