專利名稱：帶抽頭電感的單級(jí)升壓逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶抽頭電感的單級(jí)升壓逆變器，尤其適合直流母線需由低壓升壓供電的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和適應(yīng)較大輸入電壓變化范圍的新能源發(fā)電逆變場(chǎng)合。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的電壓源逆變器如附圖1所示，通常存在下列局限或不足(1)交流負(fù)載必須為電感性或與交流電源連接不得不串聯(lián)電感，才能使電壓源逆變器能夠正常工作。(2)交流輸出電壓被限制只能低于而不能超過(guò)直流母線電壓，因此，對(duì)于DC/AC功率變換，傳統(tǒng)電壓源逆變器是一個(gè)降壓式逆變器。對(duì)于直流電壓較低，需要較高的交流輸出電壓的DC/AC功率變換場(chǎng)合，需要一個(gè)額外的DC/DC升壓式變換器。(3)每個(gè)橋臂的上、下器件不能同時(shí)導(dǎo)通，否則，橋臂發(fā)生直通短路，損壞器件。由電磁干擾造成的誤觸發(fā)導(dǎo)致的直通問(wèn)題是變換器可靠性的主要?dú)⑹?。在一些特定的電機(jī)控制及電能變換的應(yīng)用場(chǎng)合，正是由于存在以上不足，傳統(tǒng)的電壓源逆變器恰是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的瓶頸，制約了相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。如在電動(dòng)汽車與混合動(dòng)力汽車的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，需要在電壓源逆變器前加入DC/DC升壓變換器，提升母線電壓，則能有效地提升車輛的操控性能；或在軌道交通電力牽引領(lǐng)域，也需要加入DC/DC 升壓變換器，在供電電壓產(chǎn)生較大的波動(dòng)，甚至是較大的跌落時(shí)，提升母線電壓，提高高速運(yùn)行的車輛行駛的穩(wěn)定性。在可再生能源分布式發(fā)電系統(tǒng)中，分布式發(fā)電電能都有著輸出電壓變化范圍大的特性，而用電負(fù)載或并網(wǎng)均要求分布式發(fā)電系統(tǒng)輸出相對(duì)穩(wěn)定的電壓。因此，系統(tǒng)中的變換電路多采用帶DC/DC升壓變換器的電壓型并網(wǎng)逆變器。如附圖2所示為傳統(tǒng)的帶有DC/DC 升壓變換器的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)逆變系統(tǒng)。其中，電壓型逆變器將直流電能逆變并傳輸?shù)诫娋W(wǎng)， DC/DC升壓變換器將風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出整流的較低且波動(dòng)較大的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓滿足并網(wǎng)逆變器的交直流電壓變比關(guān)系。在電壓型逆變器前插入一級(jí)DC/DC升壓變換器的方案，增加了系統(tǒng)的成本，降低了變換效率和可靠性，并且電壓型逆變器本身的不足并沒(méi)有克服。因此，研究一種拓?fù)浜?jiǎn)單、高效、高可靠性的適應(yīng)較大輸入電壓變化范圍的逆變器，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。2002年提出的Z源電壓型逆變器(Z-Source Inverter)，是一種阻抗源型逆變器拓?fù)洌诰G色能源、電力傳動(dòng)等方面有很好的應(yīng)用前景。附圖3示出了電壓型Z源逆變器在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用的系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖，與附圖2相比，省去了 DC-DC升壓電路。引入的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)將逆變器的主電路與電源耦合，克服了上述傳統(tǒng)電壓型逆變器的不足，且利用一級(jí)變換，實(shí)現(xiàn)升降壓功能。Z源逆變器的控制方法的特點(diǎn)在于運(yùn)用傳統(tǒng)電壓型逆變器所不允許的“直通零矢量”狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的升高。所謂“直通零矢量”，就是將逆變橋的上下功率管直通，控制其作用時(shí)間，使電感電流增長(zhǎng)。因“直通零矢量”在傳統(tǒng)零矢量中插入，仍屬于零矢量，對(duì)逆變器PWM輸出沒(méi)有影響。當(dāng)處于非直通零矢量時(shí)，電感將原先儲(chǔ)存的能量釋放使得直流母線電壓增長(zhǎng)。以較低的輸入電壓，得到期望的逆變器輸出電壓。與傳統(tǒng)電壓源逆變器相比，Z源逆變器的特點(diǎn)包括(1)產(chǎn)生任意期望的輸出交流電壓，特別是比輸入電壓高的電壓；(2)提供電壓跌落時(shí)的度越能力，不需另外的電路；(3)能減少浪涌和諧波電流；(4)不怕直通故障，相反是其加以利用的一種工作狀態(tài)。但是這種逆變器也存在如下不足(1)增加的一個(gè)Z源網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)包含了電感、電容的二端口網(wǎng)絡(luò)，在一定條件下， Z源網(wǎng)絡(luò)的電感和電容器會(huì)發(fā)生諧振，在設(shè)計(jì)和控制Z源逆變器時(shí)必須考慮避免諧振的策略。由于啟動(dòng)時(shí)電容電壓為0，啟動(dòng)時(shí)有較大的沖擊電流，并且在啟動(dòng)過(guò)程中很容易引起諧振，產(chǎn)生很大的沖擊電流和沖擊電壓，有可能損壞逆變器。(2)逆變橋母線電壓低于電容電壓，不能充分利用電容的電壓等級(jí)，如果是高壓應(yīng)用場(chǎng)合，需要高壓電容，體積較大。并且Z源逆變器拓?fù)涞哪孀儤蚰妇€電壓因電感電流的大小及方向變化以及是否斷續(xù)變化很大。電壓將有跌落，逆變器的調(diào)制算法必須考慮電壓變化的影響，使得逆變器控制的復(fù)雜程度增加。(3)要求無(wú)源器件對(duì)稱，增加了設(shè)計(jì)的難度，電容故障對(duì)這種系統(tǒng)電路是災(zāi)難性的。2009年本課題組提出的單級(jí)可升壓逆變器，如附圖4所示。采用了與Z源逆變器相近的思想，利用“直通零矢量”狀態(tài)，調(diào)節(jié)其作用時(shí)間，同時(shí)通過(guò)設(shè)計(jì)耦合電感的匝比，實(shí)現(xiàn)逆變器輸入側(cè)直流母線電壓的可控提升，從而逆變輸出期望的交流電壓。繼承了 Z源逆變器優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，該升壓逆變器具有更高的升壓能力，且不要求無(wú)源器件高度對(duì)稱，能夠充分利用電容的電壓等級(jí)。但該單級(jí)可升壓逆變器也存在一些不足(1)漏感是不能忽略的因素，較大的漏感不僅降低升壓能力，而且在母線電壓上造成較大的電壓尖峰。因此必須將耦合電感設(shè)計(jì)成緊耦合。(2)升壓能力要求越高或負(fù)載越重，耦合電感原邊繞組的電流越大，甚至超過(guò)器件的承受能力，而且無(wú)源器件的體積重量也隨之增加，因此較適用于小功率的場(chǎng)合。(3)輸入電流斷續(xù)，如果將其運(yùn)用于輸入電流連續(xù)的場(chǎng)合，必須在輸入側(cè)加入LC 儲(chǔ)能單元。由于目前大多數(shù)用電設(shè)備中非線性元件和儲(chǔ)能元件的存在使輸入交流電流波形嚴(yán)重畸變，網(wǎng)側(cè)輸入功率因數(shù)很低，對(duì)電網(wǎng)造成很大影響。因此將傳統(tǒng)電壓源逆變器應(yīng)用在交流輸入場(chǎng)合時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正(PFC)功能，通常采用的方法有無(wú)源功率因數(shù)校正和有源功率因數(shù)校正兩種。無(wú)源功率因數(shù)校正在整流管的前端或后端接電感、電容等無(wú)源器件，增加輸入電流的導(dǎo)通角以提高功率因數(shù)。有源功率因數(shù)校正的思想是通過(guò)控制高頻變換電路，使電路的輸入端呈現(xiàn)阻性，輸入電流與電壓沒(méi)有相位差，功率因數(shù)接近1。目前發(fā)表的針對(duì)阻抗源型逆變器實(shí)現(xiàn)PFC功能的研究很少。在當(dāng)前全球能源供應(yīng)日益緊張的背景下，可再生能源分布式發(fā)電的控制與變換、 交流起動(dòng)機(jī)控制、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)、新型起動(dòng)發(fā)電技術(shù)等等，都離不開(kāi)電力電子逆變技術(shù)。因此，開(kāi)發(fā)新型、高效、高可靠的升壓逆變技術(shù)，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種拓?fù)浜?jiǎn)單、效率高、可靠性高的適合直流母線需由低壓升壓供電和適應(yīng)較大輸入電壓變化范圍的單級(jí)可升壓逆變器拓?fù)浼捌淇刂萍夹g(shù)。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案本發(fā)明的單級(jí)升壓逆變器，除傳統(tǒng)電壓型逆變器的三相開(kāi)關(guān)橋臂(B)外，增加了匝數(shù)為Ni、N2的抽頭電感(Lt)，電感(L)，電容(Cl、C2)，二極管(Dl、D2、D3)組成的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)。第一繞組(Ni)的同名端與第一二極管(Dl)的陰極、第一電容(Cl)的一端連接，第一繞組(Ni)的異名端與第二二極管(擬)的陽(yáng)極相連，同時(shí)連接第二繞組(擬)的同名端， 第一二極管(Dl)的陽(yáng)極與電感(L)的一端、第二電容(C2)的一端相連，電感(L)的另一端連接電源(Vi)的正極，第二電容(以)的另一端連接第三二極管(D!3)的陰極、第二二極管 (D2)的陰極和逆變橋(B)的正端，第三二極管(D!3)的陽(yáng)極連接第二繞組(擬)的異名端，第一電容(Cl)的另一端連接電源(Vi)的負(fù)極和逆變橋(B)的負(fù)端。優(yōu)選地，逆變橋?yàn)槿嗷騿蜗?。本發(fā)明提出了一種單級(jí)升壓逆變電路，該逆變器利用抽頭電感(Lt)的工作方式， 在逆變器直通零矢量時(shí)抽頭電感(Lt)存儲(chǔ)能量，在非直通矢量時(shí)將該能量合并輸入電源提供的能量，給負(fù)載供電，使母線電壓得到提升，通過(guò)設(shè)計(jì)抽頭電感(Lt)的匝比和控制直通零矢量的長(zhǎng)度可實(shí)現(xiàn)大壓差轉(zhuǎn)移傳遞電能。此單級(jí)升壓逆變器拓?fù)鋬H使用一級(jí)變換電路，控制方式上采用與Z源逆變器相近的思想，適合應(yīng)用于需要升壓逆變或適應(yīng)較大輸入電壓變化范圍的新能源發(fā)電逆變場(chǎng)合。將此拓?fù)鋺?yīng)用于交流輸入的場(chǎng)合，在整流橋后加入容量較小的電容，可自然實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正功能。與傳統(tǒng)電壓型逆變器相比，該變換器將直通零矢量轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N正常的工作模式， 克服了傳統(tǒng)電壓型逆變器因直通而引起輸入電源短路的問(wèn)題，提高了可靠性；也從本質(zhì)上解決了傳統(tǒng)電壓型逆變器因死區(qū)帶來(lái)的波形畸變問(wèn)題，提高了輸出電壓的波形質(zhì)量；與傳統(tǒng)的DC/DC+DC/AC變換器相比減少了開(kāi)關(guān)管數(shù)目，減少了一級(jí)額外升壓電路，降低了逆變器控制的復(fù)雜性和提高了逆變器的可靠性；通過(guò)配置抽頭電感(Lt)匝比滿足不同應(yīng)用的升壓要求，若需實(shí)現(xiàn)較高升壓比，則m <N2且第一繞組(Ni)的感值設(shè)計(jì)的較小，若需實(shí)現(xiàn)電壓補(bǔ)償功能，則m >N2且第一繞組(Ni)的感值設(shè)計(jì)的較大；對(duì)于交流輸入的場(chǎng)合，可增加較小的濾波電容，自然實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正功能。與Z源逆變器相比，首先，控制方法上繼承了 Z源逆變器的特點(diǎn)，巧妙的運(yùn)用傳統(tǒng)逆變器所禁止的直通零矢量使逆變器直流母線電壓得到提升，提高逆變器的可靠性，也避免了由于加入死區(qū)時(shí)間造成的輸出波形畸變；其次，通過(guò)設(shè)計(jì)抽頭電感(Lt)的匝比和控制直通零矢量的長(zhǎng)度可實(shí)現(xiàn)大壓差轉(zhuǎn)移傳遞電能，并可靈活地配置無(wú)源或有源器件滿足不同應(yīng)用要求，而Z源逆變器的直流母線電壓只跟直通占空比有關(guān)；再次，相比于Z源逆變器，不存在電感電容高度對(duì)稱的問(wèn)題，對(duì)拓?fù)浔旧淼慕Y(jié)構(gòu)要求大為減小，本拓?fù)涞哪孀儤蚰妇€電壓高于電容電壓，充分利用了電容的電壓等級(jí)；最后，啟動(dòng)時(shí)不存在很大的啟動(dòng)電流，電感 (L)起到了限制電流上升率的作用。與本課題組之前提出的單級(jí)可升壓逆變器相比，首先，漏感大小不會(huì)影響母線電壓幅值和波形，漏感的能量最終傳遞到負(fù)載側(cè)；其次，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，抽頭電感(Lt)工作在電流連續(xù)狀態(tài)，在升壓能力要求高或負(fù)載重時(shí)，電流峰值不至于過(guò)大；再次，由于輸入側(cè)電感(L)的存在，輸入電流連續(xù)，不需加入額外的器件，適用于新能源發(fā)電的場(chǎng)合；最后，由于輸入電流連續(xù)，在整流橋后加入容量較小的電容，可實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正功能。


圖1傳統(tǒng)電壓源逆變器圖2前級(jí)帶有DC/DC升壓變換器的風(fēng)電并網(wǎng)逆變系統(tǒng)圖3用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的Z源并網(wǎng)逆變器圖4本課題組之前提出的單級(jí)可升壓逆變器的結(jié)構(gòu)示意5本發(fā)明單級(jí)升壓逆變器的結(jié)構(gòu)示意6本發(fā)明單級(jí)升壓逆變器實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正功能的結(jié)構(gòu)示意7單級(jí)升壓逆變器無(wú)源網(wǎng)絡(luò)的工作模式圖8附<N2且第一繞組(Ni)的感值設(shè)計(jì)的較小時(shí)，單級(jí)升壓逆變器的輸入電壓、 母線電壓、經(jīng)LC濾波后的相電壓、相電流仿真波形圖9 m < N2且第一繞組(Ni)的感值設(shè)計(jì)的較小時(shí)，單級(jí)升壓逆變器的電感(L) 電流、抽頭電感(Lt)第一繞組(Ni)電流和第二繞組(擬)電流在穩(wěn)態(tài)時(shí)的展開(kāi)波形圖10 Nl > N2且第一繞組(Ni)的感值設(shè)計(jì)的較大時(shí)，單級(jí)升壓逆變器的輸入電壓、母線電壓、經(jīng)LC濾波后的相電壓、相電流仿真波形圖11 m >N2且第一繞組(Ni)的感值設(shè)計(jì)的較大時(shí)，單級(jí)升壓逆變器的電感(L) 電流、抽頭電感(Lt)第一繞組(Ni)電流和第二繞組(擬)電流在穩(wěn)態(tài)時(shí)的展開(kāi)波形圖12單級(jí)升壓逆變器實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正功能時(shí)，輸入交流電壓、輸入交流電流和經(jīng)LC濾波后的輸出相電壓波形
具體實(shí)施例方式如附圖5所示，本發(fā)明單級(jí)升壓逆變器拓?fù)湓趥鹘y(tǒng)電壓型逆變器三相開(kāi)關(guān)橋⑶ 前，增加了一個(gè)由無(wú)源器件組成的升壓網(wǎng)絡(luò)包括一只抽頭電感(Lt)，抽頭電感(Lt)的第一繞組(Ni)與第二繞組(N2)正向串聯(lián)，第一繞組(Ni)的同名端與第一二極管(Dl)的陰極、第一電容(Cl)的一端連接，第一繞組(Ni)的異名端與第二二極管(擬)的陽(yáng)極相連，同時(shí)連接第二繞組(N2)的同名端，第一二極管(Dl)的陽(yáng)極與電感(L)的一端、第二電容(C2) 的一端相連，電感(L)的另一端連接電源(Vi)的正極，第二電容(以)的另一端連接第三二極管(D!3)的陰極、第二二極管(擬)的陰極和逆變橋(B)的正端，第三二極管(D!3)的陽(yáng)極連接第二繞組(擬)的異名端，第一電容(Cl)的另一端連接電源(Vi)的負(fù)極和逆變橋(B) 的負(fù)端。逆變橋(B)可以為三相也可以為單相，分別對(duì)應(yīng)三相應(yīng)用和單相應(yīng)用。通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整傳統(tǒng)逆變器所不允許的直通零矢量和依靠抽頭電感(Lt)的工作方式，在逆變器直通零矢量時(shí)抽頭電感(Lt)存儲(chǔ)能量，在非直通矢量時(shí)將該能量合并輸入電源提供的能量，給負(fù)載供電，使母線電壓得到提升，通過(guò)設(shè)計(jì)抽頭電感(Lt)的匝比和控制直通零矢量的長(zhǎng)度可實(shí)現(xiàn)大壓差轉(zhuǎn)移傳遞電能。第一二極管(Dl)是必須的，防止第一電容(Cl)的能量回灌給輸入電源。在較高升壓場(chǎng)合下，第三二極管(D!3)也是必須的，使抽頭電感(Lt)在直通時(shí)進(jìn)行能量存儲(chǔ)。需說(shuō)明直通零矢量是在傳統(tǒng)零矢量中注入的，且直通零矢量與傳統(tǒng)零矢量對(duì)負(fù)載的作用效果是等效的，都是使負(fù)載短路，自然續(xù)流，所以注入的直通零矢量對(duì)逆變器交流輸出電壓沒(méi)有任何影響。輸入側(cè)電感(L)的存在，使輸入電流連續(xù)，適用于新能源發(fā)電的場(chǎng)合，而且在整流橋后加入容量較小的電容，可實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正功能，如附圖6所示。在較高升壓場(chǎng)合下，該電路中抽頭電感(Lt)的第一繞組(Ni)與第二繞組(N2)的匝比設(shè)計(jì)成m <N2且第一繞組(Ni)的感值設(shè)計(jì)的較小，第二繞組(擬)在直通零矢量時(shí)的感應(yīng)電壓高于第一繞組(m)，且由于第三二極管(D3)的阻斷作用，第二繞組(N2)存儲(chǔ)能量。當(dāng)非直通時(shí)，第一繞組(Ni)和第二繞組(擬)串聯(lián)，加上電源側(cè)輸入的能量，將母線電壓提升。模態(tài)1 如圖7(a)所示，直通零矢量狀態(tài)，逆變橋(B)直通，第一電容(Cl)電壓大于輸入直流電壓源(Vi)，第一二極管(Dl)截止，第一電容(Cl)通過(guò)第一繞組(Ni)放電， 第一繞組(Ni)中電流從最小值開(kāi)始上升，此時(shí)第一繞組(Ni)兩端電壓左“ + ”右“_”，感應(yīng)到第二繞組(擬)的電壓左“ + ”右“_”，且大于第一繞組(Ni)兩端電壓，第三二極管(D3)截止，此外第二電容(C2)和輸入直流電壓源(Vi)串聯(lián)給電感(L)充電，電感(L)兩端電壓左 “ + ”右“_”;模態(tài)2:如圖7(b)所示，傳統(tǒng)零矢量狀態(tài)，逆變橋(B)開(kāi)路，第一繞組(Ni)電流停止增加，從最大值開(kāi)始下降，感應(yīng)到第二繞組電壓左“_”右“ + ”，第一繞組(Ni)與第二繞組(N2)串聯(lián)，給第二電容(C2)充電，第一二極管(Dl)導(dǎo)通，輸入電源(Vi)和電感(L)串聯(lián)給第一電容(Cl)充電，電感(L)電流從最大值下降；模態(tài)3 如圖7(c)所示，有效矢量狀態(tài)，第一繞組(Ni)與第二繞組(擬)串聯(lián)繼續(xù)釋放能量，輸入電源(Vi)與電感(L)串聯(lián)，一部分給第一電容(Cl)充電，另一部分通過(guò)第二電容(以)和抽頭電感(Lt)向負(fù)載供電。利用Saber軟件對(duì)此拓?fù)溥M(jìn)行仿真給出工作波形，(1) Nl < N2且第一繞組(Ni)的感值設(shè)計(jì)的較小時(shí)，仿真條件輸入直流電壓源Vin = 300V，要求逆變輸出311V50HZ三相交流電，逆變器開(kāi)關(guān)頻率fs = ΙΟΚΗζ，調(diào)制度M = 0. 78，直通占空比DO = 0. 22，電感L = IOOOuH,抽頭的電感(Lt)第一繞組Lp = IOOOuH,匝比N2/m = 2，采用三相直通簡(jiǎn)單升壓控制，單級(jí)升壓逆變器部分工作波形如附圖8、9所示。附圖8中輸入直流電壓(波形1)，母線電壓(波形幻，逆變輸出交流側(cè)相電壓(波形幻，相電流(波形4)，波形2是密集的矩形波?？梢钥闯?，母線電壓幅值比輸入電壓提高了3倍。附圖9為直通零矢量作用期間和非作用期間的電感L電流(波形1)，抽頭電感(Lt)的第一繞組電流(波形2)和第二繞組電流(波形幻波形。(l)m >N2且第一繞組(Ni)的感值設(shè)計(jì)的較大時(shí)，仿真條件輸入直流電壓源Vin = 96V，逆變器開(kāi)關(guān)頻率fs = ΙΟΚΗζ，調(diào)制度M = 0. 78，直通占空比DO = 0. 22， 電感L = IOOOuH,抽頭電感(Lt)第一繞組Lp = 2000uH，匝比N2/N1 = 0. 5，采用三相直通簡(jiǎn)單升壓控制，單級(jí)升壓逆變器部分工作波形如附圖10、11所示。附圖10中輸入直流電壓 (波形1)，母線電壓(波形幻，逆變輸出交流側(cè)相電壓(波形幻，相電流(波形4)，波形2 是密集的矩形波?？梢钥闯?，母線電壓幅值比輸入電壓提高了 2倍。附圖11為直通零矢量作用期間和非作用期間的電感L電流(波形1)，抽頭電感Lt的第一繞組電流(波形2)和第二繞組電流(波形3)波形。附圖12為單級(jí)升壓逆變器實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正功能時(shí)，輸入交流電壓、輸入交流電流和經(jīng)LC濾波后的輸出相電壓波形。
權(quán)利要求
1.一種帶抽頭電感的單級(jí)升壓逆變器，其特征在于包括一只抽頭電感(Lt)，抽頭電感 (Lt)的第一繞組(Ni)與第二繞組(N2)正向串聯(lián)，第一繞組(Ni)的同名端與第一二極管 (Dl)的陰極、第一電容(Cl)的一端連接，第一繞組(Ni)的異名端與第二二極管(D2)的陽(yáng)極相連，同時(shí)連接第二繞組(擬)的同名端，第一二極管(Dl)的陽(yáng)極與電感(L)的一端、第二電容(C2)的一端相連，電感(L)的另一端連接電源(Vi)的正極，第二電容(C2)的另一端連接第三二極管(D!3)的陰極、第二二極管(擬)的陰極和逆變橋(B)的正端，第三二極管 (D3)的陽(yáng)極連接第二繞組(N2)的異名端，第一電容(Cl)的另一端連接電源(Vi)的負(fù)極和逆變橋(B)的負(fù)端。
2.如權(quán)利要求1所述的帶抽頭電感的單級(jí)升壓逆變器，特征在于輸入電源(Vi)與逆變橋(B)間為一個(gè)無(wú)源阻抗網(wǎng)絡(luò)。
3.如權(quán)利要求1所述的帶抽頭電感的單級(jí)升壓逆變器，特征在于利用逆變器直通零矢量將能量存儲(chǔ)在抽頭電感(Lt)中，并在非直通矢量時(shí)將該能量合并輸入電源提供的能量，給負(fù)載供電，使母線電壓得到提升，通過(guò)設(shè)計(jì)抽頭電感(Lt)的匝比和控制直通零矢量的長(zhǎng)度可實(shí)現(xiàn)大壓差轉(zhuǎn)移傳遞電能。
4.如權(quán)利要求1所述的帶抽頭電感的單級(jí)升壓逆變器，特征在于通過(guò)配置抽頭電感(Lt)的匝比可滿足不同應(yīng)用的升壓要求，若需實(shí)現(xiàn)較高升壓比，則m <N2且第一繞組 (Ni)的感值設(shè)計(jì)的較小，若需實(shí)現(xiàn)電壓補(bǔ)償功能，則m >N2且第一繞組(Ni)的感值設(shè)計(jì)的較大。
5.如權(quán)利要求1所述的帶抽頭電感的單級(jí)升壓逆變器，特征在于對(duì)于交流輸入的場(chǎng)合，在整流橋后增加第一濾波電容(Cii)和第二濾波電容a:i2)，可實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正功能。
全文摘要
帶抽頭電感的單級(jí)升壓逆變器，如附圖所示。它包含逆變橋(B)，和由電感(L)，電容(C1、C2)，二極管(D1、D2、D3)，抽頭電感(Lt)組成的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)。抽頭電感(Lt)的第一繞組(N1)與第二繞組(N2)正向串聯(lián)。該逆變器運(yùn)用傳統(tǒng)電壓型逆變器禁止的直通零矢量狀態(tài)將能量存儲(chǔ)在抽頭電感(Lt)中，并在非直通時(shí)將該能量合并輸入電源提供的能量，一起傳輸至中間母線，使母線電壓得到提升。因此逆變器可輸出幅值比輸入電壓(Vi)更高的交流電壓。該變換器可以通過(guò)配置抽頭電感(Lt)的匝比來(lái)滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合的升壓要求。應(yīng)用在交流輸入場(chǎng)合時(shí)，該變換器還可以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正(PFC)功能。
文檔編號(hào)H02M1/42GK102255542SQ201110203219
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者周玉斐, 胡育文, 黃文新 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)