專利名稱：T源型交流逆變電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種T源型交流逆變電源，屬于電能變換領(lǐng)域，用于將光伏發(fā)電源等具有波動性的較低直流電源轉(zhuǎn)化為幅值和頻率恒定的交流電源。
背景技術(shù)：
目前，能源的短缺以及環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，以風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電為代表的可再生能源發(fā)電技術(shù)因其不消耗地球化石能源、對環(huán)境零排放等優(yōu)點，成為最有競爭力的解決能源和環(huán)境問題的途徑，獲得了廣泛關(guān)注，成為了當(dāng)前的研究熱點。由于可再生發(fā)電源輸出的電能形式對環(huán)境變化更加敏感，波動較大，難以直接為負(fù)載供電，為此需要結(jié)合相應(yīng)的電能變換技術(shù)來獲得滿足獨立供電要求的電能形式。在目前的解決方案中，對于光伏發(fā)電系統(tǒng)，其輸出為直流形式，一種方案是采用直流-直流-交流的兩級式結(jié)構(gòu)實現(xiàn)平穩(wěn)的交流電能輸出。這種結(jié)構(gòu)中直流側(cè)增加的開關(guān)變換器造成系統(tǒng)損耗增加，效率和可靠性均有所下降。另一種方案是采用Z源型逆變器，在直流發(fā)電源和傳統(tǒng)逆變器中間串接由兩個電感和電容組成的交叉阻抗網(wǎng)絡(luò)，利用逆變器的直通狀態(tài)對電感進行儲能，在非直通狀態(tài)釋放，進而間接實現(xiàn)直流電壓的升壓控制。Z源型逆變器采用單級結(jié)構(gòu)同時實現(xiàn)直流側(cè)的升壓控制和交流側(cè)的逆變控制，具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高等優(yōu)點，受到廣泛關(guān)注。但是這種方案直流升壓比有限，在直流升壓比較大時，需要較大的直通占空比，造成對交流側(cè)的輸出電壓和電流波形造成不良影響，另外，Z源型逆變器需要兩個儲能電感和兩個濾波電容，造成成本和體積均有所增加，不利于推廣應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種T源型交流逆變電源，用于將光伏發(fā)電源等具有波動性的較低直流電源轉(zhuǎn)化為幅值和頻率恒定的交流電源，以解決現(xiàn)有包含可再生發(fā)電源的交流逆變電源的效率低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題。一種T源型交流逆變電源，其組成包括直流正極輸入端的二極管(I)，變壓器(2 )，濾波電容(3)，逆變器(4)，濾波電感(5)，交流濾波電容(6)，交流電壓檢測電路(7)，偏置電路(8)，直流電壓檢測電路(9)，低通濾波電路(10)，主控制器(11)以及隔離驅(qū)動電路(12);所述的二極管(I)的正極與外部直流電源的正極輸出端相連，作為所述的T源型交流逆變電源的正極輸入端，二極管(I)的負(fù)極與變壓器(2)的輸入端相連，變壓器(2)的第一輸出端與逆變器(4)的直流正極輸入端相連，變壓器(2)的第二輸出端與濾波電容(3)的一端相連，濾波電容(3)的另一端與逆變器(4)的直流負(fù)極輸入端以及外部直流電源的負(fù)極輸出端相連，逆變器的第一輸出端與濾波電感(5)的一端相連,濾波電感(5)的另一端與交流濾波電容(6)的一端相連作為所述的T源型交流逆變電源一個交流輸出端與負(fù)載相連，逆變器(4)的第二輸出端與交流濾波電容(6)的另一端相連作為所述的T源型交流逆變電源的另一個交流輸出端與負(fù)載相連；[0008]交流電壓檢測電路(7)的輸入端與交流濾波電容(6)的兩端相連，用于檢測交流輸出電壓，交流電壓檢測電路(7)的輸出端與偏置電路(8)的輸入端相連，將采集到的交流輸出電壓信號提高到始終大于零，偏置電路(8)的輸出端與主控制器(11)的第一輸入端相連，直流電壓檢測電路(9)的第一輸入端與逆變器(4)的直流正極輸入端相連，直流電壓檢測電路(9)的第二輸入端與逆變器(4)的直流負(fù)極輸入端相連，用于檢測逆變器(4)的直流輸入電壓，直流電壓檢測電路(9)的輸出端與低通濾波電路(10)的輸入端相連，濾除逆變器的直流輸入電壓的高頻脈沖，獲得逆變器的直流輸入電壓中的直流分量，低通濾波電路
(10)的輸出端與主控制器(11)的第二輸入端相連，主控制器(11)的輸出端與隔離驅(qū)動電路(12)的輸入端相連，隔離驅(qū)動電路(12)的輸出端與逆變器(4)的信號輸入端相連，用于驅(qū)動逆變器(4)的各個功率器件工作。所述的變壓器(2)包括繞組Wl和繞組W2，所述的繞組Wl和繞組W2纏繞在同一個閉合的磁環(huán)上，繞組Wl和繞組W2的同名端相連作為所述變壓器(2)的輸入端，繞組Wl的另一端作為所述變壓器(2)的第一輸出端，繞組W2的另一端作為所述變壓器(2)的第一輸出端。所述的逆變器(4)由第一橋臂(41)和第二橋臂(42)組成，第一橋臂(41)和第二橋臂(42)并聯(lián)，所述的第一橋臂(41)由第一開關(guān)管V1和第二開關(guān)管V2串聯(lián)構(gòu)成，所述的第二橋臂(42)由第三開關(guān)管V3和第四開關(guān)管V4串聯(lián)構(gòu)成，第一橋臂(41)中第一開關(guān)管V1和第二開關(guān)管V2的連接點作為所述的逆變器(4)的第一輸出端，第二橋臂(42)中第三開關(guān)管％和第四開關(guān)管V4的連接點作為所述的逆變器(4)的第二輸出端。本實用新型所具有的優(yōu)點本實用新型通過在直流-交流逆變器的直流側(cè)加入變壓器，并結(jié)合交流電壓閉環(huán)控制算法，采用一級電路結(jié)構(gòu)和更少的儲能元件同時實現(xiàn)了直流電壓的升壓、穩(wěn)壓控制以及將直流形式的電能轉(zhuǎn)化為幅值和頻率固定的交流電源，實現(xiàn)為負(fù)載提供穩(wěn)定可靠的交流電能，由于無需增加直流-直流逆變環(huán)節(jié)，減少了開關(guān)器件的數(shù)量，因此有效降低了系統(tǒng)的損耗、體積和成本，具有結(jié)構(gòu)緊湊以及效率高、可靠性高等優(yōu)點。

圖1是本實用新型的原理圖；圖2是本實用新型的直通狀態(tài)的原理圖；圖3是本實用新型的非直通狀態(tài)的原理圖；圖4是本實用新型的產(chǎn)生直通狀態(tài)的正弦波脈寬調(diào)制算法的原理圖。
具體實施方式
具體實施方式
一下面結(jié)合圖1至圖4具體說明本實施方式。圖1為T源型交流逆變電源的原理圖，其組成包括直流正極輸入端的二極管(1)，變壓器(2)，濾波電容(3)，逆變器(4)，濾波電感(5)，交流濾波電容(6)，交流電壓檢測電路(7)，偏置電路(8)，直流電壓檢測電路(9)，低通濾波電路(10)，主控制器(11)以及隔離驅(qū)動電路(12)；所述的二極管(I)的正極與外部直流電源的正極輸出端相連，作為所述的T源型交流逆變電源的正極輸入端，二極管(I)的負(fù)極與變壓器(2)的輸入端相連，變壓器(2)的第一輸出端與逆變器(4)的直流正極輸入端相連，變壓器(2)的第二輸出端與濾波電容(3)的一端相連，濾波電容(3)的另一端與逆變器(4)的直流負(fù)極輸入端以及外部直流電源的負(fù)極輸出端相連，逆變器的第一輸出端與濾波電感(5)的一端相連,濾波電感(5)的另一端與交流濾波電容(6)的一端相連作為所述的T源型交流逆變電源一個交流輸出端與負(fù)載相連，逆變器(4)的第二輸出端與交流濾波電容(6)的另一端相連作為所述的T源型交流逆變電源的另一個交流輸出端與負(fù)載相連；交流電壓檢測電路(7)的輸入端與交流濾波電容(6)的兩端相連，用于檢測交流輸出電壓，交流電壓檢測電路(7)的輸出端與偏置電路(8)的輸入端相連，將采集到的交流輸出電壓信號提高到始終大于零，偏置電路(8)的輸出端與主控制器(11)的第一輸入端相連，直流電壓檢測電路(9)的第一輸入端與逆變器(4)的直流正極輸入端相連，直流電壓檢測電路(9)的第二輸入端與逆變器(4)的直流負(fù)極輸入端相連，用于檢測逆變器(4)的直流 輸入電壓，直流電壓檢測電路(9)的輸出端與低通濾波電路(10)的輸入端相連，濾除逆變器的直流輸入電壓的高頻脈沖，獲得逆變器的直流輸入電壓中的直流分量，低通濾波電路
(10)的輸出端與主控制器(11)的第二輸入端相連，主控制器(11)的輸出端與隔離驅(qū)動電路(12)的輸入端相連，隔離驅(qū)動電路(12)的輸出端與逆變器(4)的信號輸入端相連，用于驅(qū)動逆變器(4)的各個功率器件工作。所述的變壓器(2)包括繞組Wl和繞組W2，所述的繞組Wl和繞組W2纏繞在同一個閉合的磁環(huán)上，繞組Wl和繞組W2的同名端相連作為所述變壓器(2)的輸入端，繞組Wl的另一端作為所述變壓器(2)的第一輸出端，繞組W2的另一端作為所述變壓器(2)的第一輸出端。所述的逆變器(4)采用單相橋式逆變器，由第一橋臂和第二橋臂組成，第一橋臂和第二橋臂并聯(lián)，所述的兩個橋臂分別由兩個功率開關(guān)器件串聯(lián)構(gòu)成。本實用新型的基本原理是在直流側(cè)加入直流變壓器和濾波電容，通過逆變器的同一橋臂的兩個開關(guān)管同時導(dǎo)通，產(chǎn)生直通狀態(tài)，進而使能量存儲在直流變壓器中，而在非直通狀態(tài)釋放出去，進而實現(xiàn)直流電壓的升壓。再結(jié)合交流側(cè)的濾波電感和濾波電容以及電壓檢測電路和控制器，進而實現(xiàn)直流側(cè)電壓和交流側(cè)電壓的同時控制。下面分析其直流電壓和直流供電電源之間的關(guān)系，即直流升壓比。各個公式中變量的物理含義為，~為變壓器(2)的繞組Wl兩端電壓，為變壓器(2)的繞組W2兩端電壓，《I為變壓器(2)的匝數(shù)比《b力濾波電容(3)的電壓，*W為直流正極輸入端的二極管(I)的電壓為直流輸入電源電圧if力逆變器的直通占空比。在直通狀態(tài)下，對應(yīng)的等效電路如圖2所示，其繞組電壓方程為
權(quán)利要求1.一種T源型交流逆變電源，其特征在于，其組成包括直流正極輸入端的二極管(I)， 變壓器(2)，濾波電容(3)，逆變器(4)，濾波電感(5)，交流濾波電容(6)，交流電壓檢測電路(7)，偏置電路(8)，直流電壓檢測電路(9)，低通濾波電路(10)，主控制器(11)以及隔離驅(qū)動電路(12)；所述的二極管(I)的正極與外部直流電源的正極輸出端相連，作為所述的T源型交流逆變電源的正極輸入端，二極管(I)的負(fù)極與變壓器(2)的輸入端相連，變壓器(2)的第一輸出端與逆變器(4)的直流正極輸入端相連，變壓器(2)的第二輸出端與濾波電容(3)的一端相連，濾波電容(3)的另一端與逆變器(4)的直流負(fù)極輸入端以及外部直流電源的負(fù)極輸出端相連，逆變器的第一輸出端與濾波電感(5)的一端相連,濾波電感(5)的另一端與交流濾波電容(6)的一端相連作為所述的T源型交流逆變電源一個交流輸出端與負(fù)載相連， 逆變器(4)的第二輸出端與交流濾波電容(6)的另一端相連作為所述的T源型交流逆變電源的另一個交流輸出端與負(fù)載相連；交流電壓檢測電路(7)的輸入端與交流濾波電容(6)的兩端相連，用于檢測交流輸出電壓，交流電壓檢測電路(7)的輸出端與偏置電路(8)的輸入端相連，將采集到的交流輸出電壓信號提高到始終大于零，偏置電路(8)的輸出端與主控制器(11)的第一輸入端相連， 直流電壓檢測電路(9)的第一輸入端與逆變器(4)的直流正極輸入端相連，直流電壓檢測電路(9)的第二輸入端與逆變器(4)的直流負(fù)極輸入端相連，用于檢測逆變器(4)的直流輸入電壓，直流電壓檢測電路(9)的輸出端與低通濾波電路(10)的輸入端相連，濾除逆變器的直流輸入電壓的高頻脈沖，獲得逆變器的直流輸入電壓中的直流分量，低通濾波電路(10)的輸出端與主控制器(11)的第二輸入端相連，主控制器(11)的輸出端與隔離驅(qū)動電路(12)的輸入端相連，隔離驅(qū)動電路(12)的輸出端與逆變器(4)的信號輸入端相連，用于驅(qū)動逆變器(4)的各個功率器件工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的T源型交流逆變電源，其特征在于，所述的變壓器(2)包括繞組Wl和繞組W2，所述的繞組Wl和繞組W2纏繞在同一個閉合的磁環(huán)上，繞組Wl和繞組W2 的同名端相連作為所述變壓器(2)的輸入端，繞組Wl的另一端作為所述變壓器(2)的第一輸出端，繞組W2的另一端作為所述變壓器(2)的第一輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的T源型交流逆變電源，其特征在于，所述的逆變器(4)由第一橋臂(41)和第二橋臂(42)組成，第一橋臂(41)和第二橋臂(42)并聯(lián)，所述的第一橋臂 (41)由第一開關(guān)管V1和第二開關(guān)管V2串聯(lián)構(gòu)成，所述的第二橋臂(42)由第三開關(guān)管V3和第四開關(guān)管V4串聯(lián)構(gòu)成，第一橋臂(41)中第一開關(guān)管V1和第二開關(guān)管V2的連接點作為所述的逆變器(4)的第一輸出端，第二橋臂(42)中第三開關(guān)管V3和第四開關(guān)管V4的連接點作為所述的逆變器(4)的第二輸出端。
專利摘要本實用新型涉及一種T源型交流逆變電源，屬于電能變換領(lǐng)域，用于將波動的、較低的直流電壓轉(zhuǎn)化為幅值和頻率恒定的交流電壓。在原有逆變器和濾波電感的基礎(chǔ)上，在直流側(cè)增加二極管，雙繞組變壓器和濾波電容，不增加額外的功率開關(guān)器件，利用逆變器的直通狀態(tài)實現(xiàn)直流電壓的升壓和穩(wěn)壓控制；加入交流電壓檢測電路，偏置電路，直流電壓檢測電路，低通濾波電路，主控制器以及隔離驅(qū)動電路，結(jié)合直流電壓和交流電壓雙閉環(huán)的控制策略，同時實現(xiàn)直流電壓和交流電壓幅值恒定控制，本實用新型具有結(jié)構(gòu)緊湊、直流電壓利用率高以及效率高、可靠性高等優(yōu)點。
文檔編號H02M7/537GK202841001SQ201220527309
公開日2013年3月27日 申請日期2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月16日
發(fā)明者李宣南, 張卓林, 毛飛 申請人:哈爾濱東方報警設(shè)備開發(fā)有限公司