專利名稱：單級雙向升降壓逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及單級雙向升降壓逆變器，屬于電力電子變換器的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
逆變器廣泛應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)，不間斷供電電源，感應(yīng)加熱，靜態(tài)無功發(fā)生器和補(bǔ)償器以及有源濾波等場合。傳統(tǒng)的逆變器電路拓?fù)浒妷涸茨孀兤骱碗娏髟茨孀兤鲀深?。電壓源逆變器的輸出交流電壓低于直流母線電壓，因此電壓源逆變器本質(zhì)上是一個(gè)降壓型逆變器，為了實(shí)現(xiàn)升壓變換的功能，需要額外增加一級升壓變換電路，導(dǎo)致變換器整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜。電流源逆變器本質(zhì)上是一個(gè)升壓型逆變器，為了實(shí)現(xiàn)降壓變換的功能，需要額外增加一級降壓變換電路，導(dǎo)致變換器整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜；電流源逆變器只能實(shí)現(xiàn)單向功率傳輸，能量不能雙向流動(dòng)。為了解決電壓源逆變器和電流源逆變器存在的上述問題，學(xué)者提出了 Z源逆變器的概念，通過弓I入一個(gè)z源網(wǎng)絡(luò)將逆變器主電路與電源耦合起來。與電壓源和電流源逆變器相比，z源逆變器能夠提供升降壓變換的功能，但同樣不能實(shí)現(xiàn)能量的雙向傳輸，同時(shí)引入了額外的由電感，電容組成的無源元件，增加了系統(tǒng)的體積，重量和實(shí)現(xiàn)成本，同時(shí)控制復(fù)雜。國內(nèi)外又在此基礎(chǔ)上陸續(xù)提出了一些改型的z源逆變器電路，其本質(zhì)都是通過引入無源元件來實(shí)現(xiàn)升壓，都存在上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述背景技術(shù)的不足，提供了單級雙向升降壓逆變器。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案
一種單級雙向升降壓逆變器，其輸入端接直流電壓源，輸出端接交流負(fù)載；所述單級雙向升降壓逆變器包括依次連接的逆變橋、輸入濾波單元、開關(guān)單元、輸出濾波單元，其中所述逆變橋?yàn)閱蜗嗄孀儤颍?br> 輸入濾波單元為濾波電感；
開關(guān)單元包括第一互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)、第二互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)，第一互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管，第二互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)包括第三開關(guān)管、第四開關(guān)管；
輸出濾波單元為濾波電容；
所述濾波電感的一端接單相逆變橋一個(gè)橋臂的中點(diǎn)；所述濾波電感的另一端、第一開關(guān)管的陽極分別與第三開關(guān)管的陽極連接；所述濾波電容正極接第四開關(guān)管陽極；所述濾波電容負(fù)極、第二開關(guān)管陽極分別與單相逆變橋另一個(gè)橋臂的中點(diǎn)連接；所述第一開關(guān)管陰極與第二開關(guān)管陰極連接；所述第三開關(guān)管陰極與第四開關(guān)管陰極連接。所述單級雙向升降壓逆變器中，開關(guān)管包括MOS管和功率二極管，MOS管的漏極與功率二極管的陰極連接，MOS管的源極與功率二極管的陽極連接。所述單級雙向升降壓逆變器中，開關(guān)管包括IGBT管和功率二極管，IGBT管的集電極與功率二極管的陰極連接，IGBT管的發(fā)射極與功率二極管的陽極連接。一種單級雙向升降壓逆變器，其輸入端接直流電壓源，輸出端接交流負(fù)載；所述單級雙向升降壓逆變器包括依次連接的逆變橋、輸入濾波單元、開關(guān)單元、輸出濾波單元，其中
所述逆變橋?yàn)閱蜗嗄孀儤颍?br> 輸入濾波單元為濾波電感；
開關(guān)單元包括第一互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)、第二互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)，第一互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管，第二互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)包括第三開關(guān)管、第四開關(guān)管；
輸出濾波單元為濾波電容；
所述濾波電感的一端接單相逆變橋一個(gè)橋臂的中點(diǎn)；所述濾波電感的另一端、第一開關(guān)管的陰極分別與第四開關(guān)管的陰極連接；所述濾波電容正極接第四開關(guān)管陽極；所述濾波電容負(fù)極與第三開關(guān)管陽極連接；所述第三開關(guān)管陰極、第二開關(guān)管陰極分別與單相逆變橋另一個(gè)橋臂的中點(diǎn)連接；所述第一開關(guān)管陽極與第二開關(guān)管陽極連接。所述單級雙向升降壓逆變器中，開關(guān)管包括MOS管和功率二極管，MOS管的漏極與功率二極管的陰極連接，MOS管的源極與功率二極管的陽極連接。所述單級雙向升降壓逆變器中，開關(guān)管包括IGBT管和功率二極管，IGBT管的集電極與功率二極管的陰極連接，IGBT管的發(fā)射極與功率二極管的陽極連接。一種單級雙向升降壓逆變器，其輸入端接直流電壓源，輸出端接交流負(fù)載；所述單級雙向升降壓逆變器包括依次連接的逆變橋、輸入濾波單元、開關(guān)單元、輸出濾波單元，其中
逆變橋?yàn)槿嗄孀儤颍?br> 輸入濾波單元包括=A相濾波電感、B相濾波電感、C相濾波電感；
開關(guān)單元包括第一互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)、第二互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)，第一互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管，第二互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)包括第四開關(guān)管、第五開關(guān)管、第六開關(guān)管；
輸出濾波單元包括:A相濾波電容、B相濾波電容、C相濾波電容；
所述A相濾波電感(La)—端與三相逆變橋第一橋臂中點(diǎn)連接；所述A相濾波電感另一端、第一開關(guān)管陽極分別與第四開關(guān)管陰極連接；所述第四開關(guān)管陽極接A相濾波電容正極相濾波電感一端與三相逆變橋第二橋臂中點(diǎn)連接；所述B相濾波電感另一端、第二開關(guān)管陽極分別與第五開關(guān)管陰極連接；所述第五開關(guān)管陽極接B相濾波電容正極；C相濾波電感一端與三相逆變橋第三橋臂中點(diǎn)連接；所述C相濾波電感另一端、第三開關(guān)管陽極分別與第六開關(guān)管陰極連接；所述第六開關(guān)管陽極接C相濾波電容正極；所述第一開關(guān)管陰極、第二開關(guān)管陰極、第三開關(guān)管陰極、A相濾波電容負(fù)極、B相濾波電容負(fù)極、C相濾波電容負(fù)極均接地。所述單級雙向升降壓逆變器中，開關(guān)管包括MOS管和功率二極管，MOS管的漏極與功率二極管的陰極連接，MOS管的源極與功率二極管的陽極連接。
所述單級雙向升降壓逆變器中，開關(guān)管包括IGBT管和功率二極管，IGBT管的集電極與功率二極管的陰極連接，IGBT管的發(fā)射極與功率二極管的陽極連接。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果:無需升壓變換電路即可實(shí)現(xiàn)逆變器的升壓輸出和降壓輸出，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了雙向傳輸能量，進(jìn)而簡化了逆變器的結(jié)構(gòu)。


圖1為單級單相雙向升降壓逆變器的框圖。圖2為具體實(shí)施例1的電路圖。圖3為具體實(shí)施例1在輸入電壓Vi=200V，R=Ikff時(shí)的實(shí)驗(yàn)波形圖。圖4為具體實(shí)施例1在輸入電壓Vi=400V，R=Ikff時(shí)的實(shí)驗(yàn)波形圖。圖5為具體實(shí)施例2的電路圖。圖6為具體實(shí)施例3的電路圖。圖7至圖8為具體實(shí)施例3在輸入電壓Vi=300V，調(diào)制比M=l，R=20 Ω時(shí)的實(shí)驗(yàn)波形圖。圖9至圖10為具體實(shí)施例3在輸入電壓Vi=700V，調(diào)制比M=0.89，R=20 Ω時(shí)的實(shí)
驗(yàn)波形圖。圖中標(biāo)號說明:E為直流電壓源、Qf Q12為第一至第十二開關(guān)管，L為濾波電感、C為濾波電容，R為交流負(fù)載，La、Lb、Lc為A、B、C相濾波電感，Ca、Cb、Cc為A、B、C相濾波電容。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明:
本發(fā)明所述的單相雙向升降壓逆變器框圖如圖1所示，包括依次連接的逆變橋、輸入濾波單元、開關(guān)單元、輸出濾波單元。單相雙向升降壓逆變器輸入端接直流電壓源E，輸出端接交流負(fù)載R。具體實(shí)施例1:單級單相雙向升降壓逆變器(I)。如圖2所示的單級單相雙向升降壓逆變器，包括單相逆變橋、濾波電感L、開關(guān)單元、濾波電容C。單相逆變橋包括兩個(gè)橋臂，第一橋臂包括第五、第六開關(guān)管Q5、Q6，第二橋臂包括第七、第八開關(guān)管Q7、Q8。第五開關(guān)管Q5陰極與第六開關(guān)管Q6的陽極連接，第七開關(guān)管Q7陰極與第八開關(guān)管Q8陽極連接，第五開關(guān)管Q5陽極與第七開關(guān)管Q7陽極的連接點(diǎn)為單相逆變橋的正端，第六開關(guān)管Q6陰極與第八開關(guān)管Q8陰極的連接點(diǎn)為單相逆變橋的負(fù)端。第五、第六、第七、第八開關(guān)管Q5、Q6、Q7> Q8采用SPWM調(diào)制策略。開關(guān)單元包括第一互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)、第二互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)，第一互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)包括第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2，第二互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)包括第三開關(guān)管Q3、第四開關(guān)管Q4 ；
濾波電感L的一端接單相逆變橋一個(gè)橋臂的中點(diǎn)；濾波電感L的另一端、第一開關(guān)管Ql的陽極分別與第三開關(guān)管Q3的陽極連接；濾波電容C正極接第四開關(guān)管Q4陽極；濾波電容C負(fù)極、第二開關(guān)管Q2陽極分別與單相逆變橋另一個(gè)橋臂的中點(diǎn)連接；第一開關(guān)管Ql陰極與第二開關(guān)管Q2陰極連接；第三開關(guān)管Q3陰極與第四開關(guān)管Q4陰極連接。兩組互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)采用互補(bǔ)占空比控制策略。第一、二、三、四開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4的具體開關(guān)方式為:當(dāng)輸出的交流電壓極性為正時(shí)，第二、三開關(guān)管Q2、Q3常通，第一、四開關(guān)管Q1、Q4帶有死區(qū)時(shí)間互補(bǔ)開關(guān)；當(dāng)輸出的交流電壓極性為負(fù)時(shí)，第一、四開關(guān)管Q1、Q4常通，第二、三開關(guān)管Q2、Q3帶有死區(qū)時(shí)間互補(bǔ)開關(guān)。通過上述開關(guān)方式，能實(shí)現(xiàn)而第一和第二互補(bǔ)單相雙向電力電子開關(guān)的自然換流，實(shí)現(xiàn)開關(guān)的平滑切換。直流電壓源E的正負(fù)極分別與單相逆變橋的正負(fù)端連接，交流濾波電容C的兩極為單級單相雙向升降壓逆變器的輸出端，交流負(fù)載R接在交流濾波電容C的兩極上。單相逆變橋、第一互補(bǔ)單相雙向電力電子開關(guān)、第二互補(bǔ)單相雙向電力電子開關(guān)中的開關(guān)管由MOS管和功率二極管組成或者由IGBT管和功率二極管組成。當(dāng)開關(guān)管由MOS管和功率二極管組成時(shí)，MOS管的漏極與功率二極管的陰極連接，MOS管的源極與功率二極管的陽極連接。當(dāng)開關(guān)管由IGBT管和功率二極管組成時(shí)，IGBT管的集電極與功率二極管的陰極連接，IGBT管的發(fā)射極與功率二極管的陽極連接。圖3為輸入電壓Vi=200V，交流負(fù)載R=IkW時(shí)輸入電壓、濾波電容上電壓4、第三開關(guān)管Q3驅(qū)動(dòng)電壓以及濾波電感中流過的電流八波形。圖中可以看到濾波電容上電壓^大約為220V，相比于電壓源逆變器，單級單相雙向升降壓逆變器無需升壓變換電路實(shí)現(xiàn)了升壓功能。圖4為輸入電壓Vi=400V，交流負(fù)載R=IkW時(shí)輸入電壓ι 、濾波電容上電壓&、第三開關(guān)管Q3驅(qū)動(dòng)電壓以及濾波電感中流過的電流八波形，此時(shí)圖中V。約為220V，逆變器實(shí)現(xiàn)了降壓功能，相比于電流源逆變器只能單向傳輸功率的缺點(diǎn)，單級單相雙向升降壓逆變器不僅無需降壓變換電路實(shí)現(xiàn)了降壓輸出，同時(shí)可以雙向傳輸能量?？梢?，單級單相雙向升降壓逆變器結(jié)構(gòu)簡單地實(shí)現(xiàn)了逆變器的升降壓輸出以及能量的雙向傳輸。具體實(shí)施例2，單級單相雙向升降壓逆變器(2)。如圖5所示的單級單相雙向升降壓逆變器，包括單相逆變橋、濾波電感L、開關(guān)單元、濾波電容C。單相逆變橋與具體實(shí)施例1相同，由第五、六、七、八開關(guān)管Q5、Q6、Q7、Q8組成。開關(guān)單元包括第一互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)、第二互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)，第一互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)包括第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2，第二互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)包括第三開關(guān)管Q3、第四開關(guān)管Q4 ；
濾波電感L的一端接單相逆變橋一個(gè)橋臂的中點(diǎn)；濾波電感L的另一端、第一開關(guān)管Ql)的陰極分別與第四開關(guān)管Q4的陰極連接；濾波電容C正極接第四開關(guān)管Q4陽極；濾波電容C負(fù)極與第三開關(guān)管Q3陽極連接；第三開關(guān)管Q3陰極、第二開關(guān)管Q2陰極分別與單相逆變橋另一個(gè)橋臂的中點(diǎn)連接；所述第一開關(guān)管Ql陽極與第二開關(guān)管Q2陽極連接。兩組互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)采用互補(bǔ)占空比控制策略。第一、二、三、四開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4的具體開關(guān)方式為:當(dāng)輸出的交流電壓極性為正時(shí)，第二、三開關(guān)管Q2、Q3常通，第一、四開關(guān)管Q1、Q4帶有死區(qū)時(shí)間互補(bǔ)開關(guān)；當(dāng)輸出的交流電壓極性為負(fù)時(shí)，第一、四開關(guān)管Q1、Q4常通，第二、三開關(guān)管Q2、Q3帶有死區(qū)時(shí)間互補(bǔ)開關(guān)。通過上述開關(guān)方式，能實(shí)現(xiàn)而第一和第二互補(bǔ)單相雙向電力電子開關(guān)的自然換流，實(shí)現(xiàn)開關(guān)的平滑切換。直流電壓源E 的正負(fù)極分別與單相逆變橋的正負(fù)端連接，濾波電容C的兩極為單級單相雙向升降壓逆變器的輸出端，交流負(fù)載R并聯(lián)在交流濾波電容C的兩極上。
具體實(shí)施例3，單級三相雙向升降壓逆變器。如圖6所示的單級三相雙向升降壓逆變器，包括:三相逆變橋，A相濾波電感La、B相濾波電感Lb、C相濾波電感L。，第一互補(bǔ)三相雙向電力電子開關(guān)，第二互補(bǔ)三相雙向電力電子開關(guān)，A相濾波電容Ca、B相濾波電容Cb、C相濾波電容C。。三相逆變橋包括三個(gè)橋臂，第一橋臂包括第七、第八開關(guān)管Q7、Q8，第二橋臂包括第九、第十開關(guān)管Q9、Q10，第三橋臂包括第十一、第十二開關(guān)管Qll、Q12。第七開關(guān)管Q7的陰極與第八開關(guān)管Q8的陽極連接，第九開關(guān)管Q9的陰極與第十開關(guān)管QlO的陽極連接，第H^一開關(guān)管Qll的陰極與第十二開關(guān)管Q12的陽極連接，第七開關(guān)管Q7陽極、第九開關(guān)管Q9陽極、第十一開關(guān)管Qll陽極的連接點(diǎn)為三相逆變器的正端，第八開關(guān)管Q8陰極、第十開關(guān)管QlO陰極、第十二開關(guān)管Q12陰極的連接點(diǎn)為三相逆變器的負(fù)端。第七至第十二開關(guān)管Q7、12采用SPWM調(diào)制策略。開關(guān)單元包括第一互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)、第二互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)，第一互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)包括第一開關(guān)管(Q1)、第二開關(guān)管(Q2)、第三開關(guān)管(Q3)，第二互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)包括第四開關(guān)管(Q4)、第五開關(guān)管(Q5)、第六開關(guān)管(Q6)。A相濾波電感La —端與三相逆變橋第一橋臂中點(diǎn)連接；A相濾波電感La另一端、第一開關(guān)管Ql陽極分別與第四開關(guān)管Q4陰極連接；第四開關(guān)管Q4陽極接A相濾波電容Ca正極相濾波電感Lb —端與三相逆變橋第二橋臂中點(diǎn)連接；B相濾波電感Lb另一端、第二開關(guān)管Q2陽極分別與第五開關(guān)管Q5陰極連接；第五開關(guān)管Q5陽極接B相濾波電容Cb正極；C相濾波電感Lc 一端與三相逆變橋第三橋臂中點(diǎn)連接；C相濾波電感Lc另一端、第三開關(guān)管Q3陽極分別與第六開關(guān)管Q6陰極連接；第六開關(guān)管Q6陽極接C相濾波電容Ce正極；第一開關(guān)管Ql陰極、第二開關(guān)管Q2陰極、第三開關(guān)管Q3陰極、A相濾波電容Ca負(fù)極、B相濾波電容Cb負(fù)極、C相濾波電容Ce負(fù)極均接地。兩組互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)采用恒定互補(bǔ)占空比控制策略。第一、二、三、四、五、六開關(guān)管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的具體開關(guān)方式為檢測輸出的三相交流電壓:當(dāng)A相電壓為三相電壓中最小時(shí)，第一開關(guān)管Ql和第四開關(guān)管Q4常通，第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3和第五開關(guān)管Q5、第六開關(guān)管Q6互補(bǔ)導(dǎo)通，并帶有一定的死區(qū)時(shí)間；當(dāng)B相電壓為三相電壓中最小時(shí)，第二開關(guān)管Q2和第五開關(guān)管Q5常通，第一開關(guān)管Ql、第三開關(guān)管Q3和開關(guān)管第四開關(guān)管Q4、第六開關(guān)管Q6互補(bǔ)導(dǎo)通，并帶有一定的死區(qū)時(shí)間；當(dāng)C相電壓為三相電壓中最小時(shí)，第三開關(guān)管Q3和第五開關(guān)管Q6常通，第一開關(guān)管Ql、第二開關(guān)管Q2和第四開關(guān)管Q4、第五開關(guān)管Q5互補(bǔ)導(dǎo)通，并帶有一定的死區(qū)時(shí)間。通過上述開關(guān)方式，能實(shí)現(xiàn)而第一和第二互補(bǔ)單相雙向電力電子開關(guān)的自然換流，實(shí)現(xiàn)開關(guān)的平滑切換。直流電壓源E的正負(fù)極分別與三相逆變橋的正負(fù)端連接，三相濾波電容的正極為逆變器的輸出端，三相交流負(fù)載與三相濾波電容的正極連接。圖7、圖8為輸入電壓Vi=300V，調(diào)制比M=1，R=20 Ω時(shí)A、B、C三相濾波電感中流過的電流U，iLb, L以及A、B、C三相濾波電容上電壓VCa，Vcb, Vce的波形，圖中可以看到三相濾波電容上電壓VCa，Vcb, V。。大約為220V，相比于電壓源逆變器，單級三相雙向升降壓逆變器無需升壓變換電路實(shí)現(xiàn)了升壓功 能。圖9、圖10為輸入電壓Vi=700V，調(diào)制比M=0.89，R=20 Ω時(shí)A、B、C三相電感中流過的電流iLb, iLc以及三相濾波電容上電壓VCa，Vcb,Vcc的波形，此時(shí)圖中A、B、C三相濾波電容上電壓VCa，Vcb, Vc。約為220V，逆變器實(shí)現(xiàn)了降壓功能。相比于電流源逆變器只能單向傳輸功率的缺點(diǎn)，單級三相雙向升降壓逆變器不僅無需降壓變換電路實(shí)現(xiàn)了降壓輸出，同時(shí)可以雙向傳輸能量?？梢姡瑔渭壢嚯p向升降壓逆變器結(jié)構(gòu)簡單地實(shí)現(xiàn)了逆變器的升降壓輸出以及能量的雙向傳輸。第一開關(guān)管至第十二開關(guān)管由MOS管和功率二極管組成或者由IGBT管和功率二極管組成。當(dāng)功率開掛管由MOS管和功率二極管組成時(shí)，MOS管的漏極與功率二極管的陰極連接，MOS管的源極與功率二極管的陽極連接。當(dāng)開關(guān)管由IGBT管和功率二極管組成時(shí)，IGBT管的集電極與功率二極管的陰極連接，IGBT管的發(fā)射極與功率二極管的陽極連接。綜上所述當(dāng)輸入電壓較高時(shí)，此時(shí)需要實(shí)現(xiàn)降壓逆變，第一互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)，第二互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)處于開通狀態(tài)，此時(shí)電路等效為傳統(tǒng)電壓源逆變器，實(shí)現(xiàn)降壓逆變功能；當(dāng)輸入電壓較低時(shí)，此時(shí)需要實(shí)現(xiàn)升壓逆變，第一互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)與第二互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)處于互補(bǔ)開關(guān)狀態(tài)，通過調(diào)節(jié)第一互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)工作占空比實(shí)現(xiàn)升壓比的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)升壓逆變功能。本發(fā)明所涉及的單級雙向升降壓逆變器無需升壓變換電路即可實(shí)現(xiàn)升壓輸出；無需降壓變換電路實(shí)現(xiàn)了降壓輸出的同時(shí)雙向傳輸能量。
權(quán)利要求
1.一種單級雙向升降壓逆變器，其輸入端接直流電壓源，輸出端接交流負(fù)載；其特征在于所述單級雙向升降壓逆變器包括依次連接的逆變橋、輸入濾波單元、開關(guān)單元、輸出濾波單元，其中: 所述逆變橋?yàn)閱蜗嗄孀儤颍? 輸入濾波單元為濾波電感(L)； 開關(guān)單元包括第一互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)、第二互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)，第一互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)包括第一開關(guān)管(Q1)、第二開關(guān)管(Q2)，第二互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)包括第三開關(guān)管(Q3)、第四開關(guān)管(Q4)； 輸出濾波單元為濾波電容(C)； 所述濾波電感(L)的 一端接單相逆變橋一個(gè)橋臂的中點(diǎn)；所述濾波電感(L)的另一端、第一開關(guān)管(Ql)的陽極分別與第三開關(guān)管(Q3)的陽極連接；所述濾波電容(C)正極接第四開關(guān)管(Q4)陽極；所述濾波電容(C)負(fù)極、第二開關(guān)管(Q2)陽極分別與單相逆變橋另一個(gè)橋臂的中點(diǎn)連接；所述第一開關(guān)管(Ql)陰極與第二開關(guān)管(Q2)陰極連接；所述第三開關(guān)管(Q3)陰極與第四開關(guān)管(Q4)陰極連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單級雙向升降壓逆變器，其特征在于所述開關(guān)管包括MOS管和功率二極管，MOS管的漏極與功率二極管的陰極連接，MOS管的源極與功率二極管的陽極連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單級雙向升降壓逆變器，其特征在于所述開關(guān)管包括IGBT管和功率二極管，IGBT管的集電極與功率二極管的陰極連接，IGBT管的發(fā)射極與功率二極管的陽極連接。
4.一種單級雙向升降壓逆變器，其輸入端接直流電壓源，輸出端接交流負(fù)載；其特征在于所述單級雙向升降壓逆變器包括依次連接的逆變橋、輸入濾波單元、開關(guān)單元、輸出濾波單元，其中: 所述逆變橋?yàn)閱蜗嗄孀儤颍? 輸入濾波單元為濾波電感(L)； 開關(guān)單元包括第一互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)、第二互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)，第一互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)包括第一開關(guān)管(Q1)、第二開關(guān)管(Q2)，第二互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)包括第三開關(guān)管(Q3)、第四開關(guān)管(Q4)； 輸出濾波單元為濾波電容(C)； 所述濾波電感(L)的一端接單相逆變橋一個(gè)橋臂的中點(diǎn)；所述濾波電感(L)的另一端、第一開關(guān)管(Ql)的陰極分別與第四開關(guān)管(Q4)的陰極連接；所述濾波電容(C)正極接第四開關(guān)管(Q4)陽極；所述濾波電容(C)負(fù)極與第三開關(guān)管(Q3)陽極連接；所述第三開關(guān)管(Q3)陰極、第二開關(guān)管(Q2)陰極分別與單相逆變橋另一個(gè)橋臂的中點(diǎn)連接；所述第一開關(guān)管(Ql)陽極與第二開關(guān)管(Q2)陽極連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單級雙向升降壓逆變器，其特征在于所述開關(guān)管包括MOS管和功率二極管，MOS管的漏極與功率二極管的陰極連接，MOS管的源極與功率二極管的陽極連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單級雙向升降壓逆變器，其特征在于所述開關(guān)管包括IGBT管和功率二極管，IGBT管的集電極與功率二極管的陰極連接，IGBT管的發(fā)射極與功率二極管的陽極連接。
7.一種單級雙向升降壓逆變器，其輸入端接直流電壓源，輸出端接交流負(fù)載；其特征在于所述單級雙向升降壓逆變器包括依次連接的逆變橋、輸入濾波單元、開關(guān)單元、輸出濾波單元，其中: 逆變橋?yàn)槿嗄孀儤颍? 輸入濾波單元包括:A相濾波電感(La)、B相濾波電感(Lb)、C相濾波電感(Lc)； 開關(guān)單元包括第一互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)、第二互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)，第一互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)包括第一開關(guān)管(Q1)、第二開關(guān)管(Q2)、第三開關(guān)管(Q3)，第二互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)包括第四開關(guān)管(Q4)、第五開關(guān)管(Q5)、第六開關(guān)管(Q6)； 輸出濾波單元包括:A相濾波電容(Ca)、B相濾波電容(Cb)、C相濾波電容(Ce)； 所述A相濾波電感(La)—端與三相逆變橋第一橋臂中點(diǎn)連接；所述A相濾波電感(La)另一端、第一開關(guān)管(Ql)陽極分別與第四開關(guān)管(Q4)陰極連接；所述第四開關(guān)管(Q4)陽極接A相濾波電容(Ca)正極；B相濾波電感(Lb) —端與三相逆變橋第二橋臂中點(diǎn)連接；所述B相濾波電感(Lb)另一端、第二開關(guān)管(Q2)陽極分別與第五開關(guān)管(Q5)陰極連接；所述第五開關(guān)管(Q5)陽極接B相濾波電容(Cb)正極；C相濾波電感(Lc) 一端與三相逆變橋第三橋臂中點(diǎn)連接；所述C相濾波電感(Lc)另一端、第三開關(guān)管(Q3)陽極分別與第六開關(guān)管(Q6)陰極連接；所述第六開關(guān)管(Q6)陽極接C相濾波電容(Ce)正極；所述第一開關(guān)管(Ql)陰極、第二開關(guān)管(Q2)陰極、第三開關(guān)管(Q3)陰極、A相濾波電容(Ca)負(fù)極、B相濾波電容(Cb)負(fù)極、C相濾波電容(Ce)負(fù)極均接地。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單級雙向升降壓逆變器，其特征在于所述開關(guān)管包括MOS管和功率二極管，MOS管的漏極與功率二極管的陰極連接，MOS管的源極與功率二極管的陽極連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單級雙向升降壓逆變器，其特征在于所述開關(guān)管包括IGBT管和功率二極管，IGBT管的 集電極與功率二極管的陰極連接，IGBT管的發(fā)射極與功率二極管的陽極連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及單級雙向升降壓逆變器，屬于電力電子變換器的技術(shù)領(lǐng)域。所述單級雙向升降壓逆變器器輸入端接直流電壓源，輸出端接交流負(fù)載。所述單級雙向升降壓逆變器包括依次連接的逆變橋、輸入濾波單元、開關(guān)單元、輸出濾波單元。開關(guān)單元包括第一互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)、第二互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)。降壓模式時(shí)，第二互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)常通，電路等效為傳統(tǒng)降壓逆變器，實(shí)現(xiàn)降壓輸出；升壓模式時(shí)，第一和第二互補(bǔ)雙向電力電子開關(guān)互補(bǔ)導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)升壓輸出。本發(fā)明所涉及的單級雙向升降壓逆變器無需升壓變換電路即可實(shí)現(xiàn)升降壓輸出，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了雙向傳輸能量。
文檔編號H02M7/797GK103078548SQ20131002021
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月21日
發(fā)明者湯雨 申請人:南京航空航天大學(xué)