【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子，具体涉及一种基于感容混合升压单元的单级逆变器，可用于新能源发电及车载逆变器系统。
技术介绍
0、技术背景
1、传统能源的开采和利用过程往往伴随着大量的环境污染和资源消耗，相比之下，新能源，如太阳能、风能、地热能等，具有清洁、可再生的特点，但是新能源易受环境影响，存在较大波动性，因而对能源转换系统中的逆变器提出了更高的要求。逆变器用于将新能源产生的直流电转换为交流电，实现新能源发电系统对电力系统的供应，然而，传统逆变器存在有如下三方面的问题：
2、一是多级结构的复杂性：传统逆变器通常需要添加升压前级，以提供足够的输入电压以满足逆变器的要求，因此，多级逆变器通常需要更复杂的电路和控制系统，以同时控制前级和后级中的多个开关管，增加了软硬件设计和维护的难度，限制了功率密度的提升。
3、二是电压增益较低：由于传统多级逆变器的升压前级的占空比不能过高，导致其升压能力不足，如光伏或燃料电池发电系统设备中，需要将低电压直流电源升压为较高交流电压的场景，电压增益不足会导致发电效率降低、使用场景受限。
4、三是死区时间带来的可靠性低：传统逆变器为了防止逆变器的同一桥臂的上下开关管同时导通而引起短路故障，在实现电流切换时通常需要添加死区时间，死区时间的引入会导致逆变器存在一段时间内输出电压为零的情况，在低功率输出情况下，死区时间会导致逆变器输出谐波含量高和可靠性低。面对这些问题，研究人员正致力于开发新型的单级逆变器拓扑。
5、jamal abbasi bolaghi在
6、shuai dong在期刊power electronics iet上发表的文章switched-coupled-inductor z-source inverter with a high boost inversion capability中提出一种新型三绕组耦合电感的逆变器，其与传统的开关电感z源逆变器和准z源逆变器相比，具有更高的升压能力，此外，通过在直流电压源和逆变全桥之间共享一个公共接地点，在相同的调制系数和负载条件下二极管和电容有更小的电压应力，但是由于耦合电感器的损耗较大，导致逆变器的效率较低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种基于感容混合升压单元的单级逆变器，以在保证可靠性和效率的情况下提高逆变器的电压增益，降低电路结构的复杂度，避免浪涌电流。
2、本专利技术的目的是这样实现的：
3、一种基于感容混合升压单元的单级逆变器，包括直流电压源、开关电感升压单元、单相逆变桥单元、lc滤波器和负载，该单相逆变桥单元、lc滤波器、负载依次级联，其特征在于：增设有感容混合升压单元，该感容混合升压单元连接在电压源与开关电感升压单元之间，其第一输出端通过开关电感升压单元与单相逆变桥单元的输入端连接，第二输出端与单相逆变桥单元的输入端直接连接，以与开关电感升压单元构成阻抗源升压网络，提高电压增益。
4、进一步，所述感容混合升压单元，其包括两个电感l1、l2，三个二极管d1、d2和d3，四个电容c1、c2、c3和c4；
5、该第一电感l1的两端分别与直流电压源的正极和第一二极管d1的阳极相连，
6、该第一二极管d1的阴极与第一电容c1的一端连接，c1的另一端通过第二电容c2接地，
7、该第二电感l2的两端分别与第一二极管d1的阴极和第三二极管d3的阳极连接，
8、该第三电容c3的跨接在c1、c2连接点与第三二极管d3阴极的两端，d3的阴极与开关电感单元的输入端连接,
9、d3的阳极通过第四电容c4与第二二极管d2的阴极连接，d2的阴极与单相逆变桥单元的输入端连接。
10、进一步，所述开关电感升压单元，其包括两个电感l3、l4，两个二极管d4、d5，第五电容c5；
11、该第四二极管d4的阳极与第三电感l3的一端连接，l3的另一端与第五二极管d5的阳极连接，
12、该第五二极管d5的阴极与单相逆变桥单元的输入端和第四电感l4的一端连接，l4的另一端与第五电容c5的一端连接，c5的另一端与第五二极管d5的阳极连接。
13、进一步，所述单相逆变桥单元，包括四个开关管s1、s2、s3和s4，其第一开关管s1的漏端与感容混合升压单元中的第二二极管d2的阴极和第二开关管s2的漏端连接，s2的源端与第四开关管s4的漏端连接，s4的源端与第三开关管s3的源端连接，s3的漏端与第一开关管s1的源端连接；该四个开关管的栅极与外部控制器连接，通过控制器控制开关管的导通和截止，使逆变桥产生两种交替进行的直通状态和逆变状态。
14、进一步，所述lc滤波器包括第五滤波电感l5和第六滤波电容c6，该第五滤波电感l5的一端与单相逆变桥单元的输出正极连接，另一端与第六滤波电容c6的一端连接，该第六滤波电容c6的另一端与单相逆变桥单元的输出负极连接，且与负载电阻r并联。
15、本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：
16、1)本专利技术由于引入感容混合升压单元，其输入端连接第一电感l1，可抑制浪涌电流，提高器件可靠性；
17、2)本专利技术由于引入感容混合升压单元与开关电感升压单元二者构成阻抗源升压网络，可提高电压增益，拓宽输入电压范围，实现逆变器在没有传统的前级dc-dc升压电路情况下，仍然具有升压和逆变功能，减少了无源元件数量，提高了逆变器的功率密度，更适用于新能源发电及车载。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于感容混合升压单元的单级逆变器，包括直流电压源、开关电感升压单元、单相逆变桥单元、LC滤波器和负载，该单相逆变桥单元、LC滤波器、负载依次级联，其特征在于：还增设有感容混合升压单元，该感容混合升压单元连接在电压源与开关电感升压单元之间，其第一输出端通过开关电感升压单元与单相逆变桥单元的输入端连接，第二输出端与单相逆变桥单元的输入端直接连接，以与开关电感升压单元构成阻抗源升压网络，提高电压增益。
2.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述感容混合升压单元，其包括两个电感L1、L2，三个二极管D1、D2和D3，四个电容C1、C2、C3和C4；
3.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于：所述开关电感升压单元，其包括两个电感L3、L4，两个二极管D4、D5，第五电容C5；
4.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于：所述单相逆变桥单元，包括四个开关管S1、S2、S3和S4，其第一开关管S1的漏端与感容混合升压单元中的第二二极管D2的阴极和第二开关管S2的漏端连接，S2的源端与第四开关管S4的漏端连接，S4的源端与第三开关管S3的源端连
5.根据权利要求1-4中的任意一项所述的逆变器，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于：所述LC滤波器包括第五滤波电感L5和第六滤波电容C6，该第五滤波电感L5的一端与单相逆变桥单元的输出正极连接，另一端与第六滤波电容C6的一端连接，该第六滤波电容C6的另一端与单相逆变桥单元的输出负极连接，且与负载电阻R并联。
...【技术特征摘要】
1.一种基于感容混合升压单元的单级逆变器，包括直流电压源、开关电感升压单元、单相逆变桥单元、lc滤波器和负载，该单相逆变桥单元、lc滤波器、负载依次级联，其特征在于：还增设有感容混合升压单元，该感容混合升压单元连接在电压源与开关电感升压单元之间，其第一输出端通过开关电感升压单元与单相逆变桥单元的输入端连接，第二输出端与单相逆变桥单元的输入端直接连接，以与开关电感升压单元构成阻抗源升压网络，提高电压增益。
2.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述感容混合升压单元，其包括两个电感l1、l2，三个二极管d1、d2和d3，四个电容c1、c2、c3和c4；
3.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于：所述开关电感升压单元，其包括两个电感l3、l4，两个二极管d4、d...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛维，杨翠，葛崇志，王新怀，杜鸣，马佩军，张进成，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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