专利名称：单级单相大升压比串联电压型准阻抗源变换器的制作方法
技术领域：
本发明所涉及的一种单级单相大升压比串联电压型准阻抗源变换器，属电力电子技术。
背景技术：
变换器是应用功率半导体器件将直流电或交流电变换成交流电或直流电的一种静止变流装置，供交流负载(包括与交流电网并网发电)或直流负载使用。由于石油、煤和天然气等化石能源(不可再生能源)日益紧张、环境污染严重、全球变暖、核能生产会产生核废料和污染环境等原因，能源和环境已成为21世纪人类所面临的重大问题。太阳能、风能、氢能、潮汐能和地热能等可再生能源(绿色能源)，具有清洁无污染、廉价、可靠、丰富等优点，其开发和利用越来越受到人们的重视，这对世界各国经济的持续发展具有相当重要的意义。太阳能、氢能、潮汐能、地热能等可再生能源转化的直流电能通常是不稳定的，需要采用DC-AC变换器或DC-DC变换器将其变换成交流电能或直流电能供给负载使用(包括与交流电网并网发电)；风能等可再生能源转化的交流电能通常是变压变频的交流电，需要采用AC-DC变换器将其变换成直流电能供负载使用(如逆变器负载)；交流发电机等一次电源产生的不稳定交流电，需要采用AC-AC变换器将其变换成同频恒压的交流电能供给交流负载使用。在以直流发电机、蓄电池、太阳能电池、燃料电池、风力机、交流发电机等为主直流、主交流电源的变换场合，逆变器、直流变换器、整流器和交流变换器具有广泛的应用前景。目前，中小容量DC-AC变换场合通常采用传统的单相电压型PWM逆变器电路结构。这类逆变器正常工作时必须满足直流侧电压大于交流侧相电压的峰值，故存在一个明显的缺陷当直流侧电压(如光伏电池输出能力)降低时，如阴雨天或夜晚，整个发电系统将难以正常运行，系统的利用率下降。对此，常采用如下两种方法来解决(1)前级加Boost型直流变换器或高频隔离型DC-DC变换器，增加了功率变换级数、电路复杂性、损耗和成本；(2)输出加单相工频变压器，大大增加了系统的体积、重量和成本，难以适应铜铁原材料价格急剧上涨的今天。目前，中小容量DC-DC、AC-DC, AC-AC变换场合通常也是采用传统的PWM变换器电路结构，同样存在桥臂功率器件需设置死区或重叠时间、可靠性和输出波形质量低、升压比不够大(非隔离型)、系统的体积重量大和成本高(输入或输出加单相工频变压器)等缺陷。因此，寻求一种桥臂无须设死区时间、高可靠性、单级电路结构的新型单相大升压比串联电压型准阻抗源变换器已迫在眉睫。这对于有效地克服传统PWM变换器存在的桥臂须设死区时间、升压比不够大(非隔离型)、系统的体积重量大和成本高(输入或输出加单相工频变压器)等缺陷，提高变换系统的输出波形质量、可靠性和降低输入侧EMI，拓宽电力电子学变换技术和可再生能源发电技术理论，推动新能源发电产业的发展以及发展节能型与节约型社会均具有重要的意义。
发明内容
本发明目的是要提供一种具有大升压比、单级功率变换、功率密度高、变换效率高、输出波形质量高、可靠性高、输入电压变化范围宽、成本低、适用于中小容量变换场合等特点的单级单相大升压比串联电压型准阻抗源变换器。本发明的技术方案I在于一种单级单相大升压比串联电压型准阻抗源变换器，是由输入直流电源、单相高频组合调制开关、单相滤波器和单相交流负载依序级联构成，并且在输入直流电源与单相高频组合调制开关之间串联有大升压比阻抗网络；所述的大升压比阻抗网络是由储能电感Ltl和依序级联的η个相同的SLCC型二端口阻抗网络单元级联构成，其中η为大于I的自然数；每个SLCC型二端口阻抗网络单元，是由一个功率二极管S」、一个储能电感Lp两个储能电容CdPC/构成，功率二极管I的阴极与储能电感h的一端、储能电容G的正极性端相连接，储能电感h的另一端、功率二极管S」的阳极分别与储能电容&，的正、负极性端相连接，储能电容&的负极性端与相邻的前级SLCC型二端口阻抗网络单元中同一位置的储能电容的正极性端相连接，功率二极管I与储能电容C/的连接端和储能电容&的负极性端构成了第j个SLCC型二端口阻抗网络单元的输入端口，储能电感Lj与储能电容C/的连接端和储能电容&的正极性端构成了第j个SLCC型二端口阻抗网络单元的输出端口，输入直流电源正极性与储能电容C1负极性的连接端和功率二极管S1与储能电容C1'的连接端之间连接有储能电感Lci,储能电感Ln与储能电容Cn'的连接端和单相高频组合调制开关的正母线端相连接，其中j为不大于η的自然数；所述的单相高频组合调制开关是由四个承受单向电压应力和双向电流应力的两象限功率开关构成。本发明的技术方案2在于一种单级单相大升压比串联电压型准阻抗源变换器，是由输入直流电源、高频组合调制开关、滤波器和直流负载依序级联构成，并且在输入直流电源与高频组合调制开关之间串联有大升压比阻抗网络；所述的大升压比阻抗网络是由储能电感Ltl和依序级联的η个相同的SLCC型二端口阻抗网络单元级联构成，其中η为大于I的自然数海个SLCC型二端口阻抗网络单元，是由一个功率二极管S」、一个储能电感Lj、两个储能电容和C/构成，功率二极管S」的阴极与储能电感h的一端、储能电容的正极性端相连接，储能电 感h的另一端、功率二极管&的阳极分别与储能电容C/的正、负极性端相连接，储能电容&的负极性端与相邻的前级SLCC型二端口阻抗网络单元中同一位置的储能电容的正极性端相连接，功率二极管S」与储能电容C/的连接端和储能电容Cj的负极性端构成了第j个SLCC型二端口阻抗网络单元的输入端口，储能电感h与储能电容C/的连接端和储能电容Cj的正极性端构成了第j个SLCC型二端口阻抗网络单元的输出端口，输入直流电源正极性与储能电容C1负极性的连接端和功率二极管S1与储能电容C1 /的连接端之间连接有储能电感Lci,储能电感Ln与储能电容Cn'的连接端和高频组合调制开关的正母线端相连接，其中j为不大于η的自然数；所述的高频组合调制开关是由一个承受单向电压应力和双向电流应力的两象限功率开关构成。本发明的技术方案3在于一种单级单相大升压比串联电压型准阻抗源变换器，是由输入单相交流电源、单相高频组合调制开关、滤波器和直流负载依序级联构成，并且在输入单相交流电源与单相高频组合调制开关之间串联有大升压比阻抗网络；所述的大升压比阻抗网络是由储能电感Ltl和依序级联的η个相同的SLCC型二端口阻抗网络单元级联构成，其中η为大于I的自然数；每个SLCC型二端口阻抗网络单元，是由一个四象限功率开关Sj、一个储能电感Lp两个储能电容和C/构成，四象限功率开关S」的一端与储能电感Lj的一端、储能电容G的参考正极性端相连接，四象限功率开关I的另一端、储能电感h的另一端分别与储能电容C/的参考正、负极性端相连接，储能电容G的参考负极性端与相邻的前级SLCC型二端口阻抗网络单元中同一位置的储能电容的参考正极性端相连接，四象限功率开关S」与储能电容C/的连接端和储能电容&的参考负极性端构成了第j个SLCC型二端口阻抗网络单元的输入端口，储能电感h与储能电容C/的连接端和储能电容Cj的参考正极性端构成了第j个SLCC型二端口阻抗网络单元的输出端口，输入单相交流电源参考正极性与储能电容C1参考负极性的连接端和四象限功率开关S1与储能电容C/的连接端之间连接有储能电感Lci,储能电感Ln与储能电容Cn'的连接端和单相高频组合调制开关的参考正母线端相连接，其中j为不大于η的自然数；所述的单相高频组合调制开关是由四个承受单向电压应力和双向电流应力的两象限功率开关构成。本发明的技术方案4在于一种单级单相大升压比串联电压型准阻抗源变换器，是由输入单相交流电源、单相高频组合调制开关、单相滤波器和单相交流负载依序级联构成，并且在输入单相交流电源与单相高频组合调制开关之间串联有大升压比阻抗网络；所述的大升压比阻抗网络是由储能电感Ltl和依序级联的η个相同的SLCC型二端口阻抗网络单元级联构成，其中η为大于I的自然数；每个SLCC型二端口阻抗网络单元，是由一个四象限功率开关1、一个储能电感Lp两个储能电容&和C/构成，四象限功率开关I的一端与储能电感h的一端、储能电容&的参考正极性端相连接，四象限功率开关I的另一端、储能电感h的另一端分别与储能电容C/的参考正、负极性端相连接，储能电容的参考负极性端与相邻的前级SLCC型二端口阻抗网络单元中同一位置的储能电容的参考正极性端相连接，四象限功率开关I与储能电容C/的连接端和储能电容的参考负极性端构成了第j个SLCC型二端口阻抗网络单元的输入端口，储能电感h与储能电容C/的连接端和储能电容Cj的参考正极性端构成了第j个SLCC型二端口阻抗网络单元的输出端口，输入单相交流电源参考正极性与储能电容C1参考负极性的连接端和四象限功率开关S1与储能电容C1'的连接端之间连接有储能电感Lci,储能电感Ln与储能电容Cn'的连接端和单相高频组合调制开关的参考正母线端相连接，其中j为不大于η的自然数；所述的单相高频组合调制开关是由一个承受双向电 压应力和双向电流应力的四象限功率开关构成。本发明将“由(单相)高频组合调制开关、(单相)滤波器、(单相工频变压器)级联构成的传统单级(单相)PWM变换器电路结构或多级级联PWM变换器电路结构”构建为“由大升压比阻抗网络与依序级联的(单相)高频组合调制开关、(单相)滤波器串联构成的单级电路结构”，首次提出了单级单相大升压比串联电压型准阻抗源变换器新概念与电路结构，即通过提供依序级联的η个相同的SLCC型二端口阻抗网络单元，利用前级SLCC型二端口阻抗网络单元的输出作为后级SLCC型二端口阻抗网络单元的输入来提高变换器的升压比。通过调节SLCC型二端口阻抗网络单元的阶数η和变换器储能电感的充磁占空比Dtl=TcZTs来实现变换器升压比的调节，其中Ts为高频开关周期时间，Ttl为(单相)高频组合调制开关在一个Ts内的左桥臂或右桥臂直通时间(对于DC-AC变换)、导通时间(对于DC-DC、AC-AC变换)、下桥臂或上桥臂共同导通时间(对于AC-DC变换)。本发明的优点在于本发明能将不稳定的宽变化范围低压直流电或单相交流电单级变换成稳定、优质的单相正弦交流电或直流电，具有单级功率变换、功率密度高、变换效率高、升压比大、输出波形质量高、可靠性高、成本低等优点，适用于中小容量DC-AC、DC-DC、AC-DC和AC-AC电能变换场合。
图1.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源直流-交流变换器的电路结构。图2.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源直流-交流变换器的原理波形。图3.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源直流-交流变换器的电路拓扑实例。图4.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源直流-交流变换器储能电感在桥臂直通期间DtlTs的充磁等效电路。图5.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源直流-交流变换器储能电感在桥臂非直通期间(1-Dtl)Ts且下桥臂导通时的祛磁等效电路。图6.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源直流-交流变换器储能电感在桥臂非直通期间(1-Dtl)Ts且输出电压负半周时的祛磁等效电路。图7.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源直流-交流变换器储能电感在桥臂非直通期间(1-Dtl)Ts且输出电压正半周时的祛磁等效电路。图8.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源直流-交流变换器储能电感在桥臂非直通期间(1-Dtl)Ts且上桥臂导通时的祛磁等效电路。图9.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源直流-交流变换器的控制原理框图。图10.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源直流-交流变换器的控制原理波形。图11.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源直流-直流变换器的电路结构。图12.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源直流-直流变换器的原理波形。图13.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源直流-直流变换器的电路拓扑实例。图14.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源直流-直流变换器储能电感在高频组合调制开关导通期间DtlTs的充磁等效电路。图15.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源直流-直流变换器储能电感在高频组合调制开关截止期间(1-Dtl)Ts的祛磁等效电路。图16.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源直流-直流变换器的控制原理框图。图17.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源直流-直流变换器的控制原理波形。图18.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源交流-直流变换器的电路结构。图19.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源交流-直流变换器的原理波形。图20.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源交流-直流变换器的电路拓扑实例。图21.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源交流-直流变换器储能电感在下桥臂导通期间DtlTs且输入电压正半周时的充磁等效电路。图22.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源交流-直流变换器储能电感在桥臂交叉导通期间(1-D0)Ts且输入电压正半周时的祛磁等效电路。图23.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源交流-直流变换器储能电感在下桥臂导通期间DtlTs且输入电压负半周时的充磁等效电路。图24.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源交流-直流变换器储能电感在桥臂交叉导通期间(1-Dtl)Ts且输入电压负半周时的祛磁等效电路。图25.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源交流-直流变换器的控制原理框图。图26.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源交流-直流变换器的控制原理波形。图27.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源交流-交流变换器的电路结构。图28.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源交流-交流变换器的原理波形。图29.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源交流-交流变换器的电路拓扑实例。图30.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源交流-交流变换器储能电感在高频组合调制开关导通期间DtlTs且输入电压正半周时的充磁等效电路。图31.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源交流-交流变换器储能电感在高频组合调制开关截止期间(1-Dtl)Ts且输入电压正半周时的祛磁等效电路。图32.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源交流-交流变换器储能电感在高频组合调制开关导通期间DtlTs且输入电压负半周时的充磁等效电路。图33.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源交流-交流变换器储能电感在高频组合调制开关截止期间(1-Dtl)Ts且输入电压负半周时的祛磁等效电路。图34.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源交流-交流变换器的控制原理框图。图35.单级单相大升压比串联电压型准阻抗源交流-交流变换器的控制原理波形。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明的技术方案I做进一步描述。单级单相大升压比串联电压型准阻抗源直流-交流变换器，是由输入直流电源、单相高频组合调制开关、单相滤波器和单相交流负载依序级联构成，并且在输入直流电源与单相高频组合调制开关之间串联有大升压比阻抗网络；所述的大升压比阻抗网络是由储能电感Ltl和依序级联的η个相同的SLCC型二端口阻抗网络单元级联构成，其中η为大于I的自然数海个SLCC型二端口阻抗网络单元，是由一个功率二极管S」、一个储能电感Lj、两个储能电容和C/构成，功率二极管S」的阴极与储能电感h的一端、储能电容的正极性端相连接，储能电感h的另一端、功率二极管&的阳极分别与储能电容C/的正、负极性端相连接，储能电容&的负极性端与相邻的前级SLCC型二端口阻抗网络单元中同一位置的储能电容的正极性端相连接，功率二极管S」与储能电容C/的连接端和储能电容Cj的负极性端构成了第j个SLCC型二端口阻抗网络单元的输入端口，储能电感h与储能电容C/的连接端和储能电容Cj的正极性端构成了第j个SLCC型二端口阻抗网络单元的输出端口，输入直流电源正极性与储能电容C1负极性的连接端和功率二极管S1与储能电容C1 ’的连接端之间连接有储能电感Lci,储能电感Ln与储能电容Cn'的连接端和单相高频组合调制开关的正母线端相连接，其中j为不大于η的自然数；所述的单相高频组合调制开关是由四个承受单向电压应力和双向电流应力的两象限功率开关构成。单级单相大升压比串联电压型准阻抗源直流-交流变换器电路结构与原理波形，分别如图1、2所示。图1、2中，Ui为输入直流电压，为单相输出交流负载(包括单相交流无源负载和单相交流电网负载)，u。、i。分别为单相输出交流电压和交流电流。大升压比阻抗网络是由储能电感Ltl和依序级联的η个相同的SLCC型二端口阻抗网络单元级联构成，其中η为大于I的自然数，每个SLCC型二端口阻抗网络单元是由一个功率二极管S」、一个储能电感Lp两个储能电容&和C/构成；单相高频组合调制开关，即单相逆变桥是由四个能承受单向电压应力和双向电流应力的两象限功率开关构成；单相滤波器为单相LC滤波器(单相交流无源负载时)或单相LCL滤波器(单相交流电网负载时);输入直流电源Ui与大升压比阻抗网络之间可设置或不设置输入滤波器，设置输入滤波器时能降低输入直流电流的脉动。当单相高频组合调制开关(单相逆变桥)的一个桥臂直通时，输入直流电源Ui和所有的储能电容对储能电感U、L1^…Ln充磁,单相输出交流负载依靠单相滤波器维持供电；当单相高频组合调制开关(单相逆变桥)桥臂开关交叉导通时，储能电感U、L1,祛磁且和输入直流电源Ui —起共同向所有的储能电容、单相交流负载供电。大升压比阻抗网络和单相高频组合调制开关(单相逆变桥)将输入直流电压Ui调制成幅值按两倍输出频率正弦包络线规律变化的高频脉冲直流电压U1，单相高频组合调制开关(单相逆变桥)将U1逆变成脉宽按正弦规律变化的三态调制电压波U2，经单相滤波后在单相交流无源负载上获得高质量的单相正弦电压U。或在单相交流电网负载上获得高质量的单相正弦电流i。。本发明所述的单级单相直流-交流变换器，是利用依序级联的η个相同的SLCC型二端口阻抗网络单元并 且前级二端口阻抗网络单元的输出为后级二端口阻抗网络单元的输入来提高变换器升压比的单级电路结构，与单级单相电压型PWM直流-交流变换器或多级级联PWM直流-交流变换器电路结构存在着本质上的区别。因此，本发明所述的单级单相直流-交流变换器具有新颖性和创造性，并且具有变换效率高(意味着能量损耗小)、功率密度高(意味着体积、重量小)、升压比大(意味着变化范围更宽或更低的输入直流电压可变换成所需要的单相输出交流电压或交流电流)、输出波形失真度低、可靠性高、输入电压配制灵活、成本低、应用前景广泛等优点，是一种理想的节能降耗型单相直流-交流变换器，在大力倡导建设节能型、节约型社会的今天更具有重要价值。单级单相大升压比串联电压型准阻抗源直流-交流变换器电路拓扑实施例，如图3所示。图3给出的是单相LC滤波器电路，限于篇幅未给出适用于对输出波形质量要求更高的单相LCL滤波器电路；单相高频组合调制开关(单相逆变桥)选用MOSFET器件，也可选用IGBT、GTR等器件。所述直流-交流变换器能将一种不稳定的低压直流电(如蓄电池、光伏电池、燃料电池、风力机等)变换成所需的稳定、优质、高压的单相正弦交流电,广泛应用于中小容量、升压场合的民用工业单相逆变电源(如通讯逆变器和光伏并网逆变器24VDC/220V50HzAC、48VDC/220V50HzAC、96VDC/220V50HzAC)和国防工业逆变电源(如航空静止变流器 27VDC/115V400HzAC)等。单级单相大升压比串联电压型准阻抗源直流-交流变换器的每个储能电感在一个高频开关周期Ts内充磁和祛磁各一次，充磁期间对应桥臂直通期间DtlTs,而祛磁期间对应桥臂非直通期间(1-Dtl)Ts(包括对交流侧输出能量、桥臂直通期间外的两个零矢量期间)。所述的直流-交流变换器储能电感在桥臂直通期间DtlTs的充磁等效电路、桥臂非直通期间(1-D0)Ts且下桥臂导通、输出电压负半周、输出电压正半周和上桥臂导通时的祛磁等效电路，分别如图4、5、6、7、8所示。图4、5、6、7、8中，输出电压U。的极性为参考方向，而各电流极性为实际方向。设储能电容端电压在一个高频开关周期Ts内是恒定不变的，用 Uct…、Uai , Utfj.表不。由图4所不储能电感在桥臂直通期间DciTs的充
磁等效电路可得，
权利要求
1.一种单级单相大升压比串联电压型准阻抗源变换器，其特征在于这种变换器电路结构是由输入直流电源、单相高频组合调制开关、单相滤波器和单相交流负载依序级联构成，并且在输入直流电源与单相高频组合调制开关之间串联有大升压比阻抗网络；所述的大升压比阻抗网络是由储能电感Ltl和依序级联的η个相同的SLCC型二端口阻抗网络单元级联构成，其中η为大于I的自然数；每个SLCC型二端口阻抗网络单元，是由一个功率二极管Sp—个储能电感Lp两个储能电容&和C/构成，功率二极管S」的阴极与储能电感Lj的一端、储能电容的正极性端相连接，储能电感h的另一端、功率二极管S」的阳极分别与储能电容C/的正、负极性端相连接，储能电容G的负极性端与相邻的前级SLCC型二端口阻抗网络单元中同一位置的储能电容的正极性端相连接，功率二极管S」与储能电容C/的连接端和储能电容&的负极性端构成了第j个SLCC型二端口阻抗网络单元的输入端口，储能电感h与储能电容&/的连接端和储能电容&的正极性端构成了第j个SLCC型二端口阻抗网络单元的输出端口，输入直流电源正极性与储能电容C1负极性的连接端和功率二极管S1与储能电容C/的连接端之间连接有储能电感Lci,储能电感Ln与储能电容(V的连接端和单相高频组合调制开关的正母线端相连接，其中j为不大于η的自然数；所述的单相高频组合调制开关是由四个承受单向电压应力和双向电流应力的两象限功率开关构成。
2.一种单级单相大升压比串联电压型准阻抗源变换器，其特征在于这种变换器电路结构是由输入直流电源、高频组合调制开关、滤波器和直流负载依序级联构成，并且在输入直流电源与高频组合调制开关之间串联有大升压比阻抗网络；所述的大升压比阻抗网络是由储能电感Ltl和依序级联的η个相同的SLCC型二端口阻抗网络单元级联构成，其中η为大于I的自然数；每个SLCC型二端口阻抗网络单元，是由一个功率二极管Sj、一个储能电感Lp两个储能电容&和C/构成，功率二极管S」的阴极与储能电感h的一端、储能电容Cj的正极性端相连接，储能电感h的另一端、功率二极管Sj的阳极分别与储能电容C/的正、负极性端相连接，储能电容&的负极性端与相邻的前级SLCC型二端口阻抗网络单元中同一位置的储能电容的正极性端相连接，功率二极管I与储能电容C/的连接端和储能电容G的负极性端构成了第j个SLCC型二端口阻抗网络单元的输入端口，储能电感h与储能电容C/的连接端和储能电容&的正极性端构成了第j个SLCC型二端口阻抗网络单元的输出端口，输入直流电源正极性与储能电容C1负极性的连接端和功率二极管S1与储能电容C/的连接端之间连接有储能电感Lci,储能电感Ln与储能电容Cn'的连接端和高频组合调制开关的正母线端相连接，其中j为不大于η的自然数；所述的高频组合调制开关是由一个承受单向电压应力和双向电流应力的两象限功率开关构成。
3.一种单级单相大升压比串联电压型准阻抗源变换器，其特征在于这种变换器电路结构是由输入单相交流电源、单相高频组合调制开关、滤波器和直流负载依序级联构成，并且在输入单相交流电源与单相高频组合调制开关之间串联有大升压比阻抗网络；所述的大升压比阻抗网络是由储能电感Ltl和依序级联的η个相同的SLCC型二端口阻抗网络单元级联构成，其中η为大于I的自然数；每个SLCC型二端口阻抗网络单元，是由一个四象限功率开关S」、一个储能电感Lj、两个储能电容Cj和C/构成，四象限功率开关Sj的一端与储能电感h的一端、储能电容的参考正极性端相连接，四象限功率开关S」的另一端、储能电感h的另一端分别与储能电容C/的参考正、负极性端相连接，储能电容的参考负极性端与相邻的前级SLCC型二端口阻抗网络单元中同一位置的储能电容的参考正极性端相连接，四象限功率开关S」与储能电容C/的连接端和储能电容的参考负极性端构成了第j个SLCC型二端口阻抗网络单元的输入端口，储能电感h与储能电容,的连接端和储能电容Cj的参考正极性端构成了第j个SLCC型二端口阻抗网络单元的输出端口，输入单相交流电源参考正极性与储能电容C1参考负极性的连接端和四象限功率开关S1与储能电容C1'的连接端之间连接有储能电感Lci,储能电感Ln与储能电容Cn'的连接端和单相高频组合调制开关的参考正母线端相连接，其中j为不大于η的自然数；所述的单相高频组合调制开关是由四个承受单向电压应力和双向电流应力的两象限功率开关构成。
4.一种单级单相大升压比串联电压型准阻抗源变换器，其特征在于这种变换器电路结构是由输入单相交流电源、单相高频组合调制开关、单相滤波器和单相交流负载依序级联构成，并且在输入单相交流电源与单相高频组合调制开关之间串联有大升压比阻抗网络；所述的大升压比阻抗网络是由储能电感Ltl和依序级联的η个相同的SLCC型二端口阻抗网络单元级联构成，其中η为大于I的自然数；每个SLCC型二端口阻抗网络单元，是由一个四象限功率开关1、一个储能电感Lp两个储能电容和C/构成，四象限功率开关3」的一端与储能电感h的一端、储能电容的参考正极性端相连接，四象限功率开关S」的另一端、储能电感h的另一端分别与储能电容C/的参考正、负极性端相连接，储能电容的参考负极性端与相邻的前级SLCC型二端口阻抗网络单元中同一位置的储能电容的参考正极性端相连接，四象限功率开关S」与储能电容C/的连接端和储能电容的参考负极性端构成了第j个SLCC型二端口阻抗网络单元的输入端口，储能电感Lj与储能电容C/的连接端和储能电容Cj的参考正极性端构成了第j个SLCC型二端口阻抗网络单元的输出端口，输入单相交流电源参考正极性与储能电容C1参考负极性的连接端和四象限功率开关S1与储能电容C1'的连接端之间连接有储能电感Lci,储能电感Ln与储能电容Cn'的连接端和单相高频组合调制开关的参考正母线端相连接，其中j为不大于η的自然数；所述的单相高频组合调制开关是由一个承受双向电压应力和双向电流应力的四象限功率开关构成。
全文摘要
一种单级单相大升压比串联电压型准阻抗源变换器电路结构，是由输入直流电源或单相交流电源、高频组合调制开关、滤波器、单相交流负载或直流负载依序级联构成，且在输入电源与高频组合调制开关之间串联有大升压比阻抗网络；大升压比阻抗网络是由储能电感和依序级联的n个相同的SLCC型二端口阻抗网络单元级联构成，其中n为大于1的自然数；每个SLCC型二端口阻抗网络单元，是由一个功率二极管或一个四象限功率开关、一个储能电感、两个储能电容构成；高频组合调制开关是由两象限功率开关或四象限功率开关构成。这种变换器能将不稳定的宽变化范围低压直流电或单相交流电单级高效变换成稳定、优质单相正弦交流电或直流电，适用于中小容量电能变换场合。
文档编号H02M1/00GK103036398SQ20121050547
公开日2013年4月10日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者陈道炼 申请人:福州大学