一種單級可升降壓車載電源逆變器的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種單級可升降壓車載電源逆變器的控制方法，屬于直流/交流(DC/AC)電能轉(zhuǎn)換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]逆變器廣泛應(yīng)用于電機驅(qū)動，不間斷供電電源，感應(yīng)加熱，靜態(tài)無功發(fā)生器和補償器以及有源濾波等場合。傳統(tǒng)的逆變器電路拓撲包括電壓源逆變器和電流源逆變器兩類。
[0003]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)上是一個降壓型逆變器，為了實現(xiàn)升壓變換的功能，需要額外增加一級升壓變換電路，導致變換器整體結(jié)構(gòu)復雜。
[0004]電流源逆變器本質(zhì)上是一個升壓型逆變器，為了實現(xiàn)降壓變換的功能，需要額外增加一級降壓變換電路，導致變換器整體結(jié)構(gòu)復雜；電流源逆變器只能實現(xiàn)單向功率傳輸，能量不能雙向流動。
[0005]為了解決電壓源逆變器和電流源逆變器存在的上述問題，學者提出了 Z源逆變器的概念，通過引入一個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，但同樣不能實現(xiàn)能量的雙向傳輸，同時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，重量和實現(xiàn)成本，同時控制復雜。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現(xiàn)升壓，都存在上述問題。
[0006]車載電源有類型，1.逆變器，是一種能夠?qū)C12V直流電轉(zhuǎn)換為和市電相同的AC220V交流電，供一般電器使用，是一種方便的電源轉(zhuǎn)換器，由于常用于汽車而得名。2.DC/DC直流變換器電源，通常是把汽車電池的12VDC或24VDC轉(zhuǎn)變?yōu)?8VDC等直流電給汽車上的電器設(shè)備用。
[0007]車載電源不僅適用于車載系統(tǒng)，只要有DC12V直流電源的場合，都可使用電源逆變器，將DC12V轉(zhuǎn)換為AC220V交流電，給人們的生活帶來方便。車載電源充分考慮到外部的使用環(huán)境，當發(fā)生過載或短路現(xiàn)象時將自動保護關(guān)機。車載電源的輸出電壓通過本身的反饋確認可以使電壓穩(wěn)定，空載與額定的電壓值變化小于10V。需要說明的是，車載電源的目的是輸出和市電相同的電壓，滿足用電器的需要，但實際上車載電源輸出的是模擬正弦波，而市電是真正的正弦波，兩者略有不同，一般不影響使用，這是車載電源的工作原理決定的。
[0008]單級功率變換器的逆變器有利于功率密度和效率的提升，單級式逆變器具有功率級只有一級，效率高，體積小等優(yōu)點。雙Boost變換器的逆變器，采用兩組獨立對稱的雙向DC/DC變換器差動輸出，得到純正弦交流電壓。常見的調(diào)制方式是使兩組Boost變換器各輸出一路相差180°帶直流偏置的電壓，經(jīng)差動輸出得到可升降壓的交流輸出電壓。這種調(diào)制方式下變換器所有功率開關(guān)在整個工頻周期內(nèi)均處于高頻調(diào)制狀態(tài)，且電感電流大、開關(guān)管電壓電流應(yīng)力也較大，導致電感損耗、開關(guān)管通態(tài)損耗與開關(guān)損耗增加，同時整個變換器存在內(nèi)部環(huán)流，不利于效率的提升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種單級可升降壓車載電源逆變器，解決了現(xiàn)有技術(shù)中車載電源開關(guān)管電壓應(yīng)力大、紋波強的問題。
[0010]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
一種單級可升降壓車載電源逆變器的控制方法，所述逆變器包括第一升壓單元、第二升壓單元、第一旁路開關(guān)管、第二旁路開關(guān)管，所述第一升壓單元包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第一電感、第一電容，第二升壓單元包括第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第二電感、第二電容，包括如下步驟:
步驟1、在正弦波的正半周期內(nèi)，控制第一開關(guān)管處于高頻開關(guān)狀態(tài)，第二開關(guān)管、第六開關(guān)管處于常通狀態(tài)，控制第三開關(guān)管與第一開關(guān)管互補導通；
步驟2、在正弦波的負半周期內(nèi)，控制第三開關(guān)管處于高頻開關(guān)狀態(tài)，第四開關(guān)管、第五開關(guān)管處于常通狀態(tài)，控制第三開關(guān)管與第一開關(guān)管互補導通；
步驟3、重復步驟I至步驟2。
[0011 ] 所述第一電感和第二電感均為耦合電感，其中，第一電感包括第一繞組和第二繞組，第二電感包括第三繞組和第四繞組，第一至第四繞組均包括第一端和第二端，第一繞組的第一端和第二繞組的第一端互為同名端，第三繞組的第一端和第四繞組的第一端互為同名端，第一繞組的第一端與直流電源的正極連接；所述第二繞組的第二端分別與第一開關(guān)管的輸入端、第二開關(guān)管的輸出端連接；第一開關(guān)管的輸出端分別與第三開關(guān)管的輸出端、第一電容的第二端、第二電容的第二端連接；所述第三繞組的第一端與直流電源的正極連接，第四繞組的第二端分別與第三開關(guān)管的輸入端、第四開關(guān)管的輸出端連接；所述第四開關(guān)管的輸入端與第二電容的第一端連接；第一電容的第一端作為該逆變器的第一輸出端；第二電容的第一端作為該逆變器的第二輸出端；第一旁路開關(guān)管的輸入端與該逆變器的第一輸出端連接、第一旁路開關(guān)管的輸出端分別與第一繞組的第二端、第二繞組的第一端連接；第二旁路開關(guān)管的輸入端與該逆變器的第二輸出端連接、第二旁路開關(guān)管的輸出端分別與第三繞組的第二端、第四繞組的第一端連接。
[0012]所述開關(guān)管的輸入端、輸出端之間均并聯(lián)二極管，二極管的陽極與開關(guān)管的輸出端連接，二極管的陰極與開關(guān)管的輸入端連接。
[0013]所述開關(guān)管包括MOS管、三極管或JFET。
[0014]所述第一電容和第二電容的容值為0.1uF?10uF，且容值相等。
[0015]所述第一電容和第二電容的容值均為luF。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
1、應(yīng)用半周期調(diào)制法，使得兩個升壓單元的開關(guān)管處于半周高頻工作，旁路開關(guān)管工頻切換狀態(tài)，減少了逆變器的開關(guān)損耗。同時與傳統(tǒng)控制方式相比，又減小了導通損耗，消除了變換器的內(nèi)部環(huán)流。
[0017]2、輸入電壓變化范圍大，采用耦合電感，使得能夠有效抑制紋波，減少器件損壞對電路造成的沖擊，避免短路。
[0018]3、拓撲簡單，效率高，可靠性高。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明逆變器的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及工作過程作進一步說明。
[0021]本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0022]一種單級可升降壓車載電源逆變器的控制方法，所述逆變器包括第一升壓單元、第二升壓單元、第一旁路開關(guān)管、第二旁路開關(guān)