一种单电感双Boost逆变器及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种单电感双Boost逆变器，两个Boost升压单元共用一个升压电感，可有效提升传统双Boost逆变器的效率和缩小了逆变器的体积；同时提出了一种单电感双Boost逆变器的控制方法，控制两个Boost升压单元的开关管分别在正弦波的正负半周期内交替工作，降低开关管电压、电流应力，降低电感电流纹波，减小变换器内部环流的导通损耗。
【专利说明】-种单电感双Boost逆变器及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力电子变换【技术领域】，具体涉及一种单电感双Boost逆变器及其控 制方法。
【背景技术】
[0002] 新能源由于受环境等因素的影响，其输出电压范围宽，需要通过升降压逆变装置 将其逆变成可用的稳定交流电压。传统的逆变器当直流侧电压低于输出的交流电压时，需 要在逆变器的前级加入升压变换器以达到升压功能。但两级式功率变换使系统结构复杂且 影响效率。通过工频变压器升压，存在工频变压器笨重、体积庞大等缺陷。
[0003] 单级功率变换器的逆变器有利于功率密度和效率的提升，单级式逆变器具有功率 级只有一级，效率高，体积小等优点。双Boost变换器的逆变器，采用两组独立对称的双向 DC/DC变换器差动输出，得到纯正弦交流电压。常见的调制方式是使两组Boost变换器各输 出一路相差180°带直流偏置的电压，经差动输出得到可升降压的交流输出电压。这种调制 方式下变换器所有功率开关在整个工频周期内均处于高频调制状态，且电感电流大、开关 管电压电流应力也较大，导致电感损耗、开关管通态损耗与开关损耗增加，同时整个变换器 存在内部环流，不利于效率的提升。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是：提出一种单电感双Boost逆变器，两个Boost升压 单元共用一个升压电感，可有效提升传统双Boost逆变器的效率和缩小了逆变器的体积； 同时提出了一种单电感双Boost逆变器的控制方法，控制两个Boost升压单元的开关管分 别在正弦波的正负半周期内交替工作，降低开关管电压、电流应力，降低电感电流纹波，消 除变换器内部环流。
[0005] 本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：
[0006] -种单电感双Boost逆变器，包括Boost升压单元I、Boost升压单元II，升压电 感，开关管I，Boost升压单元I的输入端与Boost升压单元II的输入端并联连接，Boost 升压单元I的输出端与Boost升压单元II的输出端串联连接后作为该逆变器的输出端，逆 变器的输出端包括第一端、第二端，Boost升压单元I包括开关管II、开关管III ;B〇〇st升压 单元II包括开关管IV、开关管V ;所述开关管均包括输入端、输出端、控制端，还包括开关管 VI、开关管VL逆变器输出端的第一端与直流电源的正极之间连接开关管VI，逆变器输出端 的第二端与直流电源正极之间连接开关管W ;B〇〇st升压单元I与Boost升压单元II共用 一个升压电感及开关管I，其中，升压电感的一端、开关管I的输出端均与直流电源的正极 连接，升压电感的另一端、开关管I的输入端均与Boost升压单元I输入端的正极、Boost 升压单元II输入端的正极连接。
[0007] 开关管的输入端、输出端之间均并联二极管，二极管的阳极与开关管的输出端连 接，二极管的阴极与开关管的输入端连接。
[0008] 在正弦波的正半周期内，控制开关管I处于高频开关状态，开关管II、开关管W处 于常通状态，控制开关管III与开关管I互补导通；在正弦波的负半周期内，控制开关管I处 于高频开关状态，开关管IV、开关管VI处于常通状态，控制开关管V与开关管I互补导通。
[0009] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0010] 1、本发明的单电感双Boost逆变器电路共用一个升压电感及高频开关管，有利于 提高功率密度，缩小了逆变器的体积。使得开关管的电压应力与电感的电流应力比传统方 式小，共用升压电感L1和高频开关管S1，。
[0011] 2、应用半周期调制法，使得两个Boost升压单元的开关管处于半周高频工作，旁 路开关管工频切换状态，减少了逆变器的开关损耗。同时与传统控制方式相比，又减小了导 通损耗，消除了变换器的内部环流。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1为本发明单电感双Boost逆变器的电路图。
[0013] 图2为传统双Boost逆变器的调制方式示意框图。
[0014] 图3为本发明单电感双Boost逆变器的调制方式示意图。
[0015] 图4为本发明单电感双Boost逆变器实验驱动波形。
[0016] 图5为本发明单电感双Boost逆变器实验驱动波形。
[0017] 图6为本发明单电感双Boost逆变器开关管电压应力。
[0018] 图7为本发明单电感Boost逆变器输入输出电压与电感电流。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：
[0020] 如图1所示，单电感双Boost逆变器，包括Boost升压单元I、Boost升压单元II, 升压电感L1，开关管S1?S7,电容Cl、C2,二极管D1?D7,每个开关管的输入端、输出端 之间均并联一个二极管，二极管的阳极与开关管的输出端连接，二极管的阴极与开关管的 输入端连接，开关管S6、S7作为该逆变器电路的旁路开关管，Boost升压单元I包括开关管 S2、S3,开关管S2的输入端作为Boost升压单兀I的输入端，开关管S2的输出端与开关管 S3的输出端连接，开关管S3的输入端作为该逆变器输出端的第一端；Boost升压单元II包 括开关管S4、S5,开关管S4的输入端作为Boost升压单元II的输入端，开关管S4的输出端 与开关管S5的输出端连接，开关管S5的输入端作为该逆变器输出端的第二端；逆变器输 出端的两端之间串联电容Cl、C2 ;直流电源Vin的正极分别与开关管S6的输出端、开关管 S7的输出端、升压电感L1的一端连接，直流电源Vin的负极分别与开关管S1的输出端、电 容C1与C2串联电路的中点连接；升压电感的另一端分别与Boost升压单元I的输入端、 Boost升压单元II的输入端、开关管S1的输入端连接；开关管S6的输入端与逆变器输出端 的第一端连接，开关管S7的输入端与逆变器输出端的第二端连接。
[0021] 本实施例中Boost升压单元I以下简称Boostl，Boost升压单元II以下简称 Boost2〇
[0022] 常见的调制方式是使两组Boost变换器各输出一路相差180°带直流偏置的电 压，经差动输出得到可升降压的交流输出电压。使Boostl与B 〇〇st2同时处于升压状态，所 以四个开关管均处于高频开关状态，如图2所示。通过相应的控制逻辑使得两组的输出电 压满足：
【权利要求】
1. 一种单电感双Boost逆变器，包括Boost升压单元I、Boost升压单元II，升压电感， 开关管I，Boost升压单元I的输入端与Boost升压单元II的输入端并联连接，Boost升压 单元I的输出端与Boost升压单元II的输出端串联连接后作为该逆变器的输出端，逆变器 的输出端包括第一端、第二端，Boost升压单元I包括开关管II、开关管III ;B〇〇st升压单元 Π 包括开关管IV、开关管V ;所述开关管均包括输入端、输出端、控制端，其特征在于，还包 括开关管VI、开关管VL逆变器输出端的第一端与直流电源的正极之间连接开关管VI，逆变 器输出端的第二端与直流电源正极之间连接开关管W ;B〇〇st升压单元I与Boost升压单 元II共用一个升压电感及开关管I，其中，升压电感的一端、开关管I的输出端均与直流电 源的正极连接，升压电感的另一端、开关管I的输入端均与Boost升压单元I输入端的正 极、Boost升压单元II输入端的正极连接。
2. 根据权利要求1所述的单电感双Boost逆变器，其特征在于：开关管的输入端、输出 端之间均并联二极管，二极管的阳极与开关管的输出端连接，二极管的阴极与开关管的输 入端连接。
3. 基于权利要求1所述单电感双Boost逆变器的控制方法，其特征在于：在正弦波的 正半周期内，控制开关管I处于高频开关状态，开关管II、开关管W处于常通状态，控制开 关管III与开关管I互补导通；在正弦波的负半周期内，控制开关管I处于高频开关状态，开 关管IV、开关管VI处于常通状态，控制开关管V与开关管I互补导通。
【文档编号】H02M7/537GK104092396SQ201410306056
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】汤雨, 徐飞 申请人:南京航空航天大学