本发明专利技术公开了一种半周控制三电平单电感双降压式半桥逆变器及其控制方法，属逆变器领域。包括电源电路、降压电路和输出滤波电路，其中电源电路包括第一直流电源和第二直流电源，降压电路包括第一降压电路和第二降压电路，输出滤波电路包括输出滤波电感和输出滤波电容。该逆变器的控制方法是通过电压电流双环调节器得到功率开关管的高电平和低电平驱动信号，实现半周期工作。本发明专利技术逆变器的体积小、重量轻、无偏置电流、波形失真小、效率高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电能转换装置中的逆变器，尤其涉及一种半周控制三电平单电感双降压 式半桥逆变器及其控制方法，属于逆变器领域。
技术介绍
随着高频功率器件的发展，逆变器的开关频率大幅提高，航空电源、UPS系统、以及高性能电机驱动等交流电源的发展，都对逆变器的性能提出了更高的要求，在实现逆变器高频 化及高效率的同时如何进一步提高功率密度，也成了当前研究的关键问题。自从双降压式半 桥逆变器及其控制方法提出后，以其新颖的电路结构，具有无直通、无死区时间、开关损耗 低等优点而得到了大量的研究和应用。如2007年7月25日公布的公开号为CN101005245A的专利技术半周控制单极性双降压式逆 变器，揭露一种双电感双降压式半桥逆变器。但由于要使用两只滤波电感，体积庞大。在实 际应用中特别是在高压低频场合的滤波器，其体积和重量较大，限制了其广泛应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是在双降压式逆变电路的基础上提出一种半周控制三电平单电 感双降压式半桥逆变器及其控制方法。一种半周控制三电平单电感双降压式半桥逆变器，包括电源电路、降压电路和输出滤 波电路，其中电源电路包括两个相同的直流电源即第一直流电源和第二直流电源，第一直流电源的负极和第二直流电源的正极连接后接地；降压电路包括第一降压电路和第二降压电路，其中第一降压电路包括第一功率开关管、第二功率开关管、第一寄生体二极管、第二寄生体 二极管、第一阻断二极管、第一箝位二极管和第一续流二极管，第一功率开关管的漏极与第 一寄生体二极管的阴极连接后构成第一降压电路的输入端连于电源电路的正极，第一功率开 关管的源极、第一寄生体二极管的阳极与第一阻断二极管阳极连接，第一阻断二极管的阴极、 第一箝位二极管的阴极与第二功率开关管的漏极、第二寄生体二极管的阴极连接，第一箝位 二极管的阳极接地并连接第一直流电源的负极和第二直流电源的正极，第二功率开关管的源 极、第二寄生体二极管的阳极与第一续流二极管的阴极连接构成第一降压电路的输出端，第一续流二极管的阳极连于电源电路的负极；第二降压电路包括第三功率开关管、第四功率开 关管、第三寄生体二极管、第四寄生体二极管、第二阻断二极管、第二箝位二极管和第二续 流二极管，第三功率开关管的源极与第三寄生体二极管的阳极连接后构成第二降压电路的输 入端连于电源电路的负极，第三功率开关管的漏极、第三寄生体二极管的阴极与第二阻断二 极管的阴极连接，第二阻断二极管的阳极、第二箝位二极管的阳极与第四功率开关管的源极、 第四寄生体二极管的阳极连接，第二箝位二极管的阴极接地，第四功率开关管的漏极、第四 寄生体二极管的阴极与第二续流二极管的阳极连接后构成第二降压电路的输出端连于第一降 压电路的输出端，第二续流二极管的阴极连于电源电路的正极；输出滤波电路包括输出滤波 电感和输出滤波电容，其中滤波电感正端接第二降压电路的输出端，输出滤波电容的正端与 输出滤波电感的负端连接，输出滤波电容的负端接地并连接第二箝位二极管的阴极。一种基于该半周控制三电平单电感双降压式半桥逆变器的控制方法将采样的输出电压 反馈信号与基准正弦波电压经电压误差放大器后得到电压误差放大器输出电压；将采样的输 出滤波电感电流与电压误差放大器输出电压经过电流滞环比较器得到P丽波形信号；将电压 误差放大器输出电压和输出电压反馈信号分别经过第一过零比较器1和第二过零比较器2得到高电平或低电平信号，将电流滞环比较器输出的P^1波形信号、第一过零比较器l和第二 过零比较器2输出的高电平或低电平信号经过一系列的逻辑电路产生第一功率开关管、第二 功率开关管、第三功率开关管和第四功率开关管的驱动信号，使电路工作在六个工作模态中， 实现半周期工作当输出滤波电感电流大于0、输出电压小于0时，第一过零比较器l输出 为高电平信号，第二过零比较器2输出为低电平信号，逆变器工作在正半周期，实现工作模 态Ml和工作模态M2:非门N0T2输出为低电平信号，与门AND4输出为低电平信号，与门AND5 输出也为低电平信号，第三功率开关管关断；与门AND6输出为低电平信号，或门0R2输出为 低电平信号，第四功率开关管关断；与门AND1输出为低电平信号，与门AND2输出也为低电 平信号，第一功率开关管关断；与门AND3输出为高电平或低电平信号，或门0R1输出为高电 平或低电平信号当该信号为高电平时，第二功率开关管开通，第一箝位二极管导通，逆变 器工作在工作模态M1，第一降压电路输出端输出为0;当该信号为低电平时，第二功率开关 管关断，第一续流二极管导通，逆变器工作在工作模态M2，第一降压电路输出端输出负直流 电源电压；当输出滤波电感电流大于0、输出电压大于0时，第一过零比较器1输出为高电 平信号，第二过零比较器2输出也为高电平信号，逆变器工作在正半周期，实现工作模态M3 和工作模态M1:非门N0T2输出为低电平信号，与门AND4输出为低电平信号，与门AND5输 出也为低电平信号，第三功率开关管关断；与门AND6输出为低电平信号，或门0R2输出为低 电平信号，第四功率开关管关断；与门AND1输出为高电平信号，或门0R1输出为高电平信号， 第二功率开关管开通；与门AND2输出为高电平或低电平信号当该信号为高电平时，第一功 率开关管开通，第一阻断二极管导通，逆变器工作在工作模态M3，第一降压电路输出端输出 正直流电源电压；当该信号为低电平时，第一功率开关管关断，第一箝位二极管导通，逆变 器工作在工作模态M1，第一降压电路输出端输出为0;即滤波电感电流大于O时，实现了逆 变器在正半周期工作时的工作模态Ml与工作模态M2和工作模态M3交替工作；当输出滤波电 感电流小于0、输出电压大于0时，第一过零比较器l输出为低电平信号，第二过零比较器2 输出为高电平信号，逆变器工作在负半周期，实现工作模态M4和工作模态M5:与门AND1输 出为低电平信号，与门AND2输出也为低电平信号，第一功率开关管关断；与门AND3输出为 低电平信号，或门0R1输出为低电平信号，第二功率开关管关断；非门N0T3输出为低电平信 号，与门AND4输出为低电平信号，与门AND5输出也为低电平信号，第三功率开关管关断； 非门N0T2输出为高电平信号，非门N0T1输出为高电平或低电平信号，与门AND6输出为高电 平或低电平信号，或门OR2输出为高电平或低电平信号当该信号为高电平时，第四功率开 关管开通，第二箝位二极管导通，逆变器工作在工作模态M4，第二降压电路输出端输出为O; 当该信号为低电平时，第四功率开关管关断，第二续流二极管导通，逆变器工作在工作模态 M5，第二降压电路输出端输出正直流电源电压；当输出滤波电感电流小于O、输出电压小于0 时，第一过零比较器l输出为低电平信号，第二过零比较器2输出也为低电平信号，逆变器 工作在负半周期，实现工作模态M6和工作模态M4:与门AND1输出为低电平信号，与门AND2 输出也为低电平信号，第一功率开关管关断；与门AND3输出为低电平信号，或门0R1输出为 低电平信号，第二功率开关管关断；非门N0T2输出为高电平信号，非门NOT3输出为高电平 信号，与门AND4输出为高电平信号，或门OR2输出为高电平信号，第四功率开关管开通；与 门AND5输本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半周控制三电平单电感双降压式半桥逆变器，其特征在于：包括电源电路（１）、降压电路（２）和输出滤波电路（３），其中电源电路（１）包括两个相同的直流电源即第一直流电源（Ｕ↓［ｄ１］）和第二直流电源（Ｕ↓［ｄ２］），第一直流电源（Ｕ↓［ｄ１］）的负极和第二直流电源（Ｕ↓［ｄ２］）的正极连接后接地；降压电路（２）包括第一降压电路（２１）和第二降压电路（２２），其中第一降压电路（２１）包括第一功率开关管（Ｓ↓［１］）、第二功率开关管（Ｓ↓［２］）、第一寄生体二极管（Ｄ↓［Ｓ１］）、第二寄生体二极管（Ｄ↓［Ｓ２］）、第一阻断二极管（Ｄ↓［３］）、第一箝位二极管（Ｄ↓［１］）和第一续流二极管（Ｄ↓［２］），第一功率开关管（Ｓ↓［１］）的漏极与第一寄生体二极管（Ｄ↓［Ｓ１］）的阴极连接后构成第一降压电路（２１）的输入端连于电源电路（１）的正极，第一功率开关管（Ｓ↓［１］）的源极、第一寄生体二极管（Ｄ↓［Ｓ１］）的阳极与第一阻断二极管（Ｄ↓［３］）阳极连接，第一阻断二极管（Ｄ↓［３］）的阴极、第一箝位二极管（Ｄ↓［１］）的阴极与第二功率开关管（Ｓ↓［２］）的漏极、第二寄生体二极管（Ｄ↓［Ｓ２］）的阴极连接，第一箝位二极管（Ｄ↓［１］）的阳极接地并连接第一直流电源（Ｕ↓［ｄ１］）的负极和第二直流电源（Ｕ↓［ｄ２］）的正极，第二功率开关管（Ｓ↓［２］）的源极、第二寄生体二极管（Ｄ↓［Ｓ２］）的阳极与第一续流二极管（Ｄ↓［２］）的阴极连接构成第一降压电路（２１）的输出端，第一续流二极管（Ｄ↓［２］）的阳极连于电源电路（１）的负极；第二降压电路（２２）包括第三功率开关管（Ｓ↓［３］）、第四功率开关管（Ｓ↓［４］）、第三寄生体二极管（Ｄ↓［Ｓ３］）、第四寄生体二极管（Ｄ↓［Ｓ４］）、第二阻断二极管（Ｄ↓［６］）、第二箝位二极管（Ｄ↓［４］）和第二续流二极管（Ｄ↓［５］），第三功率开关管（Ｓ↓［３］）的源极与第三寄生体二极管（Ｄ↓［Ｓ３］）的阳极连接后构成第二降压电路（２２）的输入端连于电源电路（１）的负极，第三功率开关管（Ｓ↓［３］）的漏极、第三寄生体二极管（Ｄ↓［Ｓ３］）的阴极与第二阻断二极管（Ｄ↓［６］）的阴极连接，第二阻断二极管（Ｄ↓［６］）的阳极、第二箝位二极管（Ｄ↓［４］）的阳极与第四功率开关管（Ｓ↓［４］）的源极、第四寄生体二极管（Ｄ↓［Ｓ４］）的阳极连接，第二箝位二极管（Ｄ↓［４］）的阴极接地，第四功率开关管（Ｓ↓［４］...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陆芬，王慧贞，陈小刚，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
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