a。为所述输入整流电路的输出端的电压；
[0040] t为所述电感的充电时间；
[0041] I。为所述电感的初始电流。
[0042] 直通状态结束后，电感电流为了保持连续，在电感两端感应出高电压，与直流脉动 电压叠加后共同供给逆变桥输入侧。从而实现了电压的抬升。
[0043] 此时，逆变电路直流输入端的电压
U&为：
[0045] 其中，Ud。为所述逆变电路的直流输入端的电压；
[0046] Ura。为所述输入整流电路的输出端的电压；
[0047] Ldc为所述电感的电感；
[0048] Id。为所述电感的感应电流；
[0049] t为所述电感的充电时间。
[0050] 在本具体实施例中，图8为逆变电路3中一桥臂上的开关管Ql、Q2的驱动信号。 在两个驱动信号中插入直通状态，为直流电感储能状态；其他时候为逆变状态。
[0051] 若逆变电路的开关周期为Ts，在一个开关周期内的直通状态时间为T。，则直流侧 电压为：
[0053] Ud。为所述逆变电路的直流输入端的电压；
[0054] 为所述输入整流电路的输出端的电压；
[0055] Ts为所述逆变电路开关器件的开关周期；
[0056] T。为所述直通状态的时间。
[0057] 由上述公式（3)式可知，通过调节直通状态的时间T。，即可调节不同的逆变电路直 流输入端的电压Ud。。
[0058] 在前述图3至图8所述的实施例中，电容Cl与C2用于滤波和抑制高频电压尖峰， 其容值较小。当工作于模式Π 时，π型电路2中的电感使输入电流在较低输入电压时仍 能连续，从而改善了输入端的功率因数，降低了输入电流的谐波含量。
[0059] 在实际应用中，可以选用以下电路参数：以本发明以驱动1.5kw永磁同步电机为 例，在仿真时，可设置Lde = 0. 7mH，Cl = 2uF，C2 = 2uF。在单相220V交流输入的情况下， 可以实现电机转速达到5200rpm，输出平均转矩3N · m，PFX). 97, P〇>1250W。
[0060] 图9为本发明一具体实施例的电路中交流输入电压与电流的波形示意图。由于逆 变电路工作于两种模式，输入电流在各个模式下也不相同。电容Cl与电容C2用于滤波和 抑制高频电压尖峰，其容值较小，在系统工作于模式II时，η型电路中的电感使输入电流 在较低输入电压时仍能连续，从而使输入端具有较高功率因数，以及较低的谐波电流含量， 通过本发明的单级式升压型逆变器可以改善输入侧的功率因数和电流谐波含量。
[0061] 本发明提出的单级式升压型逆变器采用独特的电路拓扑和控制策略使输入侧和 输出侧达到理想的控制效果。其中，控制策略包括两种工作模式。当直流电压高于门槛电 压时，逆变器可以输出正常的功率；当直流电压低于门槛电压时，逆变器不能输出所需的功 率；模式I应用于直流电压高于门槛电压时，η型电路作为直流滤波电路使用，逆变器按照 空间矢量控制模式工作。模式Π 应用于直流电压低于门槛电压时，π型电路中的电感作为 boost电路的电感使用，储能并且可提升逆变电路的输入电压，从而使逆变电路输出足够的 功率驱动电机工作。在模式II中，逆变电路的电压控制矢量中的零矢量由直通矢量代替， 这样既保证了输出效果，同时也给η型电路的电感提供了储能通路。通过由这两种模式组 成的复合控制方式，使直流侧电压提高，达到逆变器输出正常驱动电机的要求。
[0062] 本发明的单级式升压型逆变器采用单级式电路实现直流升压和输入功率因数调 节，在整流电路与逆变电路之间的直流电路中采用η型电路，既实现直流滤波功能，又实 现直流升压功能；逆变电路的控制策略在电压空间矢量控制方法上还增加了直通电压矢量 的控制，协助直流侧η型滤波电路中的电感储能，使直流电压升压。通过本发明的单级式 升压型逆变器不但降低了电路成本，还实现了输入端的高功率因数和低谐波电流含量，同 时使电机负载具有较宽的调速范围，达到较佳的输出效果。
[0063] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保 护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本 发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种单级式升压型逆变器，其特征在于，包括：输入整流电路，n型电路和逆变电 路；所述输入整流电路接入外部交流电，所述n型电路连接所述输入整流电路及所述逆变 电路，所述逆变电路连接一外部负载；其中， 所述31型电路包括：第一电容、第二电容以及一电感；所述第一电容与第二电容相并 联，所述电感连接在所述第一电容与第二电容的并联回路上； 所述第一电容与所述输入整流电路并联，所述第二电容与所述逆变电路并联； 所述输入整流电路用于将所述外部交流电整流为直流脉动电压； 当所述直流脉动电压高于所述外部负载正常工作所需的一电压限值时，所述H型电 路用于直流滤波，所述逆变电路逆变输出一交流电压至所述外部负载； 当所述直流脉动电压低于所述外部负载正常工作所需的电压限值时，调节所述逆变电 路中部分或全部桥臂为直通状态，对所述H型电路中电感进行充电，直通状态结束后，所 述电感生成感应电压并与所述直流脉动电压叠加后输出至所述逆变电路，所述逆变电路逆 变输出一交流电压至所述外部负载。2. 根据权利要求1所述的单级式升压型逆变器，其特征在于，所述逆变电路至少包括： 三相逆变电路、全桥逆变电路、半桥逆变电路、四桥臂逆变电路、多相逆变电路的其中之一。3. 根据权利要求1所述的单级式升压型逆变器，其特征在于，当所述直流脉动电压高 于所述外部负载正常工作所需的一电压限值时，所述n型电路用于直流滤波，滤除电路中 的高次谐波，并将所述直流脉动电压输出至所述逆变电路的直流输入端。4. 根据权利要求1所述的单级式升压型逆变器，其特征在于，当所述直流脉动电压低 于所述外部负载正常工作所需的电压限值时，调节所述逆变电路中部分或全部桥臂为直通 状态，对所述n型电路中电感进行充电，其中，所述电感的感应电流表达式为：(1) 其中，Id。为所述电感的电流； Ld。为所述电感的电感； 为所述输入整流电路的输出端的电压；t为所述电感的充电时间； I。为所述电感的初始电流。5. 根据权利要求4所述的单级式升压型逆变器，其特征在于，所述直通状态结束后，所 述电感生成感应电压并与所述直流脉动电压叠加后输出至所述逆变电路，所述逆变电路的 直流输入端的电压为：(2) 其中，Ud。为所述逆变电路的直流输入端的电压； 为所述输入整流电路的输出端的电压； Ld。为所述电感的电感； Id。为所述电感的感应电流；t为所述电感的充电时间。6. 根据权利要求1所述的单级式升压型逆变器，其特征在于，当所述直流脉动电压低 于所述外部负载正常工作所需的电压限值时，调节所述逆变电路中部分或全部桥臂为直通 状态，对所述n型电路中电感进行充电，直通状态结束后，所述电感生成感应电压并与所 述直流脉动电压叠加后输出至所述逆变电路，所述逆变电路的直流输入端的电压为：(3) Ud。为所述逆变电路的直流输入端的电压； 为所述输入整流电路的输出端的电压； Ts为所述逆变电路的开关器件的开关周期； T。为所述直通状态的时间。
【专利摘要】本发明公开了一种单级式升压型逆变器，包括：输入整流电路，π型电路和逆变电路；输入整流电路接入外部交流电，π型电路连接输入整流电路及逆变电路，逆变电路连接一外部负载；π型电路包括：第一电容、第二电容以及一电感；第一电容与第二电容相并联，电感连接在第一电容与第二电容的并联回路上；第一电容与输入整流电路并联，第二电容与逆变电路并联；输入整流电路用于将外部交流电整流为直流脉动电压；当直流脉动电压高于电压限值时，π型电路用于直流滤波；当直流脉动电压低于电压限值时，调节逆变电路中部分或全部桥臂为直通状态，对π型电路中电感进行充电，直通状态结束后，电感生成感应电压并与直流脉动电压叠加后输出至逆变电路。
【IPC分类】H02M5/44
【公开号】CN105099214
【申请号】CN201410186142
【发明人】庄凯
【申请人】乐金电子研发中心(上海)有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月5日