專利名稱：一種適用于低壓電池供電的逆變電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力電子變換領(lǐng)域，特別是一種適用于低壓電池供電的逆變電源。
背景技術(shù)：
隨著用電量的增加以及人們對(duì)生態(tài)環(huán)境的重視，燃料電池和太陽能等綠色能源受到越來越多的關(guān)注。燃料電池和太陽能發(fā)出的電均為變化范圍較寬、幅值較低的直流電壓。將這類低壓直流電變換為穩(wěn)定的交流電是綠色能源應(yīng)用研究的重點(diǎn)——低壓逆變技術(shù)，即將燃料電池和太陽能電池所發(fā)出的低壓直流電通過高頻逆變技術(shù)變換為115V/400HZ、110V/50Hz 和 220V/50Hz 等交流電。目前低壓逆變技術(shù)多采用DC/DC+DC/AC兩級(jí)結(jié)構(gòu)。前級(jí)DC/DC多使用傳統(tǒng)的推挽電路，輸入電流脈動(dòng)較大，導(dǎo)致太陽能電池或燃料電池的輸出功率波動(dòng)范圍大，難以適應(yīng)電池較慢的響應(yīng)速度，降低了電池的利用率。后級(jí)DC/AC多使用H橋型電路拓?fù)浼与娏鏖]環(huán)構(gòu)成，前級(jí)DC電壓值較高，從而使得功率管承受的電壓應(yīng)力高；需要較大電流時(shí)還需要解決并聯(lián)均流與環(huán)流等問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定及易于控制的適用于低壓電池供電的逆變電源。本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，一種適用于低壓電池供電的逆變電源，其特點(diǎn)是由DC/DC隔離升壓電路和DC/AC電路兩級(jí)構(gòu)成；前級(jí)DC/DC隔離升壓電路采用boost型推挽變換器；后級(jí)DC/AC逆變電路設(shè)有若干個(gè)逆變單元，每個(gè)逆變單元與一個(gè)均流電感串聯(lián)后與負(fù)載相接組成；每一個(gè)逆變單元由兩個(gè)并聯(lián)的橋臂、兩個(gè)濾波電感、兩個(gè)濾波電容和一個(gè)耦合電容組成，兩個(gè)橋臂的輸入端均并聯(lián)在DC/DC隔離升壓電路的輸出母線兩端，兩個(gè)濾波電感和兩個(gè)濾波電容分別構(gòu)成兩對(duì)LC濾波，兩個(gè)濾波電感一端分別連接在對(duì)應(yīng)橋臂的中點(diǎn)，兩個(gè)濾波電容的一端并聯(lián)后接輸出母線的中點(diǎn)，耦合電容兩端分別連接在兩對(duì)LC濾波的中點(diǎn)。本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題還可以通過以下技術(shù)方案來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，前級(jí)DC/DC隔尚升壓電路包括推挽電路，在推挽電路的輸入端串接有濾波電感以構(gòu)成boost型推挽變換器。本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題還可以通過以下技術(shù)方案來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，同一橋臂的兩個(gè)功率管驅(qū)動(dòng)SPWM波形分別在半個(gè)周期內(nèi)交替輸出，兩橋臂間的SPWM驅(qū)動(dòng)波形的載波相位相差180°，兩橋臂斬波后通過耦合電容輸出。本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題還可以通過以下技術(shù)方案來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，負(fù)載與一輸出濾波電容并聯(lián)。本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題還可以通過以下技術(shù)方案來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，在若干個(gè)逆變單元間采用移相調(diào)制。本實(shí)用新型的前級(jí)DC/DC隔離升壓電路采用boost型推挽變換器。串入的輸入濾波電感具有很高的瞬態(tài)阻抗 ，能夠有效地降低輸入電流脈動(dòng)，從而減小電池輸出功率變化范圍，提高了電池的利用率；同時(shí)當(dāng)變壓器磁芯由于磁不平衡而試圖進(jìn)入飽和時(shí)，其吸收更多的電流，在輸入濾波電感上會(huì)產(chǎn)生更大的壓降，從而減小加在變壓器原邊繞組上的伏秒積，自動(dòng)抑制變壓器的磁不平衡。每個(gè)逆變單元和均流電感組成一個(gè)單元電路，有利于減少逆變器并聯(lián)環(huán)流，同時(shí)也有利于提高電流反饋環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性。多個(gè)逆變單元之間，采用載波移相調(diào)制，從而減少總的電流諧波含量。兩橋臂輸出的正弦調(diào)制斬波經(jīng)LC濾波后為兩個(gè)相位相差180°的正弦波，這樣，前級(jí)的母線電壓就可以降低到單獨(dú)橋臂逆變所需直流電壓的一半，從而有效地降低了前級(jí)DC/DC升壓電路中所有功率管的電壓應(yīng)力，提高了電路的可靠性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型電流式低壓逆變電路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于控制、功率器件電壓應(yīng)力小及性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。可用于提高太陽能電池、燃料電池等綠色能源的應(yīng)用便利性。

圖I為本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖所示圖中1、DC/DC隔離升壓變換電路，2、單橋臂，3、逆變單元，4、負(fù)載。La為DC/DC級(jí)輸入濾波電感，Lb為DC/DC級(jí)輸出濾波電感，Ca為DC/DC級(jí)輸入濾波電容，Cb、Cd為DC/DC級(jí)輸出濾波電容；Va、Vb、Vll-V14 Vnl_Vn4為開關(guān)器件，D1-D4為二極管，L11-L12 Lnl-Ln2為逆變單元濾波電感，C11-C12 Cnl_Cn2為逆變單元濾波電容，Cl Cn為逆變單元耦合電容，LI Ln為輸出均流電感，Ce為交流輸出濾波電容。一種適用于低壓電池供電的逆變電源，由DC/DC隔離升壓電路和DC/AC電路兩級(jí)構(gòu)成；如級(jí)DC/DC隔尚升壓電路包括推挽電路，在推挽電路的輸入端串接有濾波電感以構(gòu)成boost型推挽變換器。后級(jí)DC/AC逆變電路設(shè)有若干個(gè)逆變單元，每個(gè)逆變單元與一個(gè)均流電感串聯(lián)后與負(fù)載相接組成；每一個(gè)逆變單元由兩個(gè)并聯(lián)的橋臂、兩個(gè)濾波電感、兩個(gè)濾波電容和一個(gè)耦合電容組成，兩個(gè)橋臂的輸入端均并聯(lián)在DC/DC隔離升壓電路的輸出母線兩端，兩個(gè)濾波電感和兩個(gè)濾波電容分別構(gòu)成兩對(duì)LC濾波，兩個(gè)濾波電感一端分別連接在對(duì)應(yīng)橋臂的中點(diǎn)，兩個(gè)濾波電容的一端并聯(lián)后接輸出母線的中點(diǎn)(DC/DC副邊繞組的中心抽頭)，耦合電容兩端分別連接在兩對(duì)LC濾波的中點(diǎn)。負(fù)載與一輸出濾波電容并聯(lián)。均流電感的一端接在逆變單元的耦合電容上端(上端指通過電感與SPWM驅(qū)動(dòng)載波相位相同的橋臂相連的那一端)，每個(gè)均流電感的另一端并聯(lián)后與輸出濾波電容和負(fù)載相連。輸出濾波電容和負(fù)載的另一端并聯(lián)后與I禹合電容下端相連。所述的橋臂是單橋臂，同一橋臂的兩個(gè)功率管驅(qū)動(dòng)SPWM波形分別在半個(gè)周期內(nèi)交替輸出，兩橋臂間的SPWM驅(qū)動(dòng)波形的載波相位相差180°，兩橋臂斬波后通過耦合電容輸出。前級(jí)DC/DC隔離升壓電路由輸入濾波電感、輸入濾波電容、功率開關(guān)Va和Vb、推挽式變壓器、輸出整流二極管和輸出濾波電感電容組成。采用傳統(tǒng)的脈寬調(diào)制(PWM)來控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷的時(shí)間，使負(fù)載變化時(shí)，輸出電壓基本保持不變。DC/DC隔離升壓變換單元的后級(jí)繞組抽出中心頭，方便地為后級(jí)逆變單元提供均衡的正負(fù)電壓。串入了輸入濾波電感后，當(dāng)兩個(gè)功率開關(guān)管都關(guān)斷時(shí)，電感電流繼續(xù)給濾波電容Ca (容值很大)充電，能夠有效地降低輸入電流脈動(dòng)，從而減小電池輸出功率變化范圍，提高了電池的利用率；不足之處在于提高了功率開關(guān)管的電壓應(yīng)力，但由于其本來的電壓應(yīng)力就比較低，還是可以接受的。同時(shí)當(dāng)變壓器磁芯由于磁不平衡而試圖進(jìn)入飽和時(shí)，其吸收更多的電流，在輸入濾波電感上會(huì)產(chǎn)生更大的壓降，從而減小加在變壓器原邊繞組上的伏秒積，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抑制變壓器的磁不平衡。 電流逆變單元可以有若干個(gè)，他們之間在輸入端都是并聯(lián)的，即每個(gè)單元的輸入正電壓、中線和輸入負(fù)電壓都是同一個(gè)連接點(diǎn)。在每一個(gè)逆變單元的后面連接有一個(gè)均流電感Ln,均流電感LI Ln的另一端都并聯(lián)在一起,接到輸出負(fù)載。均流電感LI Ln有利于減少逆變器并聯(lián)環(huán)流，同時(shí)也有利于提高電流反饋環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性。多個(gè)逆變單元之間，采用載波移相調(diào)制，從而減少總的電流諧波含量。
權(quán)利要求1.ー種適用于低壓電池供電的逆變電源，其特征在于由DC/DC隔離升壓電路和DC/AC電路兩級(jí)構(gòu)成；前級(jí)DC/DC隔離升壓電路采用boost型推挽變換器；后級(jí)DC/AC逆變電路設(shè)有若干個(gè)逆變単元，每個(gè)逆變單元與一個(gè)均流電感串聯(lián)后與負(fù)載相接組成；每ー個(gè)逆變單元由兩個(gè)并聯(lián)的橋臂、兩個(gè)濾波電感、兩個(gè)濾波電容和ー個(gè)耦合電容組成，兩個(gè)橋臂的輸入端均并聯(lián)在DC/DC隔離升壓電路的輸出母線兩端，兩個(gè)濾波電感和兩個(gè)濾波電容分別構(gòu)成兩對(duì)LC濾波，兩個(gè)濾波電感一端分別連接在對(duì)應(yīng)橋臂的中點(diǎn)，兩個(gè)濾波電容的一端并聯(lián)后接輸出母線的中點(diǎn)，耦合電容兩端分別連接在兩對(duì)LC濾波的中點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于低壓電池供電的逆變電源，其特征在于前級(jí)DC/DC隔離升壓電路包括推挽電路，在推挽電路的輸入端串接有濾波電感以構(gòu)成boost型推挽變換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于低壓電池供電的逆變電源，其特征在于同一橋臂的兩個(gè)功率管驅(qū)動(dòng)SPWM波形分別在半個(gè)周期內(nèi)交替輸出，兩橋臂間的SPWM驅(qū)動(dòng)波形的載波相位相差180°，兩橋臂斬波后通過耦合電容輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于低壓電池供電的逆變電源，其特征在于負(fù)載與ー輸出濾波電容并聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的適用于低壓電池供電的逆變電源，其特征在于在若干個(gè)逆變單元間采用移相調(diào)制。
專利摘要一種適用于低壓電池供電的逆變電源，其特點(diǎn)是由DC/DC隔離升壓電路和DC/AC電路兩級(jí)構(gòu)成；前級(jí)DC/DC隔離升壓電路采用boost型推挽變換器，能夠有效地降低輸入電流脈動(dòng)，提高了電池的利用率；同時(shí)減小加在變壓器原邊繞組上的伏秒積，自動(dòng)抑制變壓器的磁不平衡。后級(jí)DC/AC逆變電路設(shè)有若干個(gè)逆變單元，每個(gè)逆變單元與一個(gè)均流電感串聯(lián)后與負(fù)載相接組成；每一個(gè)逆變單元由兩個(gè)并聯(lián)的橋臂、兩個(gè)濾波電感、兩個(gè)濾波電容和一個(gè)耦合電容組成。有效地降低了功率器件的電壓應(yīng)力，提高了電路的可靠性，降低輸入電流脈動(dòng)，減小電池輸出功率波動(dòng)范圍。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定和易于控制等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02M1/12GK202818141SQ20122048886
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者孫濤, 張敏 申請(qǐng)人:連云港杰瑞電子有限公司