双输入单相逆变器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子领域，特别是直流-交流电能变换技术领域。
【背景技术】
[0002]逆变器是实现直流-交流电能转换的功率变换装置，在可再生能源并网发电、电机驱动、智能微网、电力系统、不间断电源供电等国民经济的各个领域都有非常广泛的应用。
[0003]传统的逆变器仅包含一个直流输入端和一个交流输出端，即只能实现一个直流输入源和交流负载或者交流电网之间的功率变换。然而，在可再生能源发电、不间断电源供电等应用场合中，通常需要实现多个直流输入源与交流负载或者交流电网之间的直流-交流电能变换。例如，分布式光伏发电系统中需要将各个分布式光伏发电电源与逆变器相连；光储一体化供电系统中，需要同时将蓄电池和光伏发电电源与逆变器相连；不间断电源供电系统中需要将多个备用电源与逆变器相连以增加供电系统的可靠性与安全性。为了实现上述目的，通常的解决方案是先将各个独立的直流输入源分别与独立的直流变换器相连，在将各个直流变换器的输出并联，从而形成公共的直流母线、作为逆变器的直流输入母线，进而实现多个分布式直流输入源与逆变器的连接。这种方式一方面需要增加多个直流变换器，增加了系统的体积、成本和重量，降低了系统可靠性，另一方面由于所有功率需要经过直流变换器和逆变器两级功率变换，导致系统损耗增加、能效降低。
[0004]为了解决上述问题，国内外研究工作者也在不断研究能够同时连接多个输入源的逆变器解决方案。文献“Yan Zhou, Liming Liu, and Hui L1.A High-PerformancePhotovoltaic Module-1ntegrated Converter(MIC)Based on Cascaded Quas1-Z-SourceInverters (qZSI)UsingeGaN FETs[J].1EEE Transact1ns on Power Electronics,2013,28(6):2727-2738.”提出了基于多个准Z源逆变器串联连接的多输入逆变器解决方案用于实现多个分布式光伏发电电源的接入，文献“Dongsen Sun，Baoming Ge，WeihuaLiang, Haitham Abu-Rub, and Fang Zheng Peng.An Energy Stored Quas1-Z-SourceCascade Multilevel Inverter-Based Photovoltaic Power Generat1n System[J].1EEETransact1ns on Industrial Electronics，2015，62 (9):5458-5467.”则进一步将串联准Z源逆变器的方案用于分布式光伏和负载的接入。上述方案虽然实现了多个分布式直流电源与交流电网的同时连接，但所采用的有源和无源器件数量众多，且控制复杂。
【发明内容】
[0005]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种双输入单相逆变器，用于解决逆变器在多个直流输入源和/或直流母线与交流负载或者交流电网连接时存在的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0007]所述双输入单相逆变器由第一开关桥臂(I)、第二开关桥臂(2)、第三开关桥臂(3)、第四开关桥臂(4)、滤波输出电路(20)、第一直流输入源(Vinl)和第二直流输入源(Vin2)构成，所述第一开关桥臂(I)、第二开关桥臂(2)、第三开关桥臂(3)和第四开关桥臂
(4)的结构相同且包含正端、负端和N端。
[0008]所述第一开关桥臂(I)、第二开关桥臂(2)、第三开关桥臂(3)和第四开关桥臂
(4)中的任意一个都包括第一功率开关管(S1)和第二功率开关管(S2)，所述第一功率开关管(S1)的集电极连接开关桥臂的正端，第一功率开关管(S1)的发射极连接第二功率开关管
(S2)的集电极和开关桥臂的N端，第二功率开关管(S2)的发射极连接开关桥臂的负端。
[0009]所述滤波输出电路(20)包括滤波电感(L)、滤波电容(C)和负载(R)，滤波电感(L)的一端连接滤波输出电路(20)的一端，滤波电感(L)的另一端连接滤波电容(C)的一端和负载(R)的一端，滤波电容(C)的另一端连接负载(R)的另一端和滤波输出电路(20)的另一端。
[0010]所述第一开关桥臂(I)、第二开关桥臂(2)、第三开关桥臂(3)、第四开关桥臂(4)、滤波输出电路(20)、第一直流输入源(Vinl)和第二直流输入源(Vin2)的连接关系采用以下四种方案。
[0011]方案一:第一直流输入源(Vinl)的正端连接第一开关桥臂(I)的正端和第二开关桥臂(2)的正端，第一开关桥臂(I)的负端连接第二开关桥臂(2)的负端和第二直流输入源(Vin2)的正端，第一直流输入源(Vinl)的负端连接第二直流输入源(Vin2)的负端、第三开关桥臂(3)的负端和第四开关桥臂(4)的负端，第一开关桥臂(I)的N端连接第三开关桥臂(3)的正端，第二开关桥臂(2)的N端连接第四开关桥臂(4)的正端，第三开关桥臂(3)的N端连接滤波输出电路(20)的一端，第四开关桥臂(4)的N端连接滤波输出电路(20)的另一端。
[0012]方案二:所述第一直流输入源(Vinl)的正端连接第二直流输入源(Vin2)的正端、第一开关桥臂(I)的正端和第二开关桥臂(2)的正端，第一开关桥臂(I)的负端连接第三开关桥臂(3)的N端，第一开关桥臂(I)的N端连接滤波输出电路(20)的一端，第二开关桥臂(2)的负端连接第四开关桥臂(4)的N端，第二开关桥臂(2)的N端连接滤波输出电路
(20)的另一端，第三开关桥臂(3)的正端连接第二直流输入源(Vin2)的负端和第四开关桥臂(4)的正端，第三开关桥臂(3)的负端连接第四开关桥臂(4)的负端和第一直流输入源(Vinl)的负端。
[0013]方案三:所述第一直流输入源(Vinl)的正端连接第一开关桥臂(I)的正端和第二开关桥臂(2)的正端，第一直流输入源(Vinl)的负端连接第二直流输入源(Vin2)的正端、第一开关桥臂(I)的负端和第二开关桥臂(2)的负端，第一开关桥臂(I)的N端连接第三开关桥臂(3)的正端，第二开关桥臂(2)的N端连接第四开关桥臂(4)的正端，第三开关桥臂(3)的N端连接滤波输出电路(20)的一端，第四开关桥臂(4)的N端连接滤波输出电路
(20)的另一端，第三开关桥臂(3)的负端连接第二直流输入源(Vin2)的负端和第四开关桥臂⑷的负端。
[0014]方案四:所述第一直流输入源(Vinl)的正端连接第一开关桥臂(I)的正端和第二开关桥臂(2)的正端，第一直流输入源(Vinl)的负端连接第二直流输入源(Vin2)的正端、第三开关桥臂(3)的正端和第四开关桥臂(4)的正端，第一开关桥臂(I)的负端连接第三开关桥臂(3)的N端，第一开关桥臂(I)的N端连接滤波输出电路(20)的一端，第二开关桥臂(2)的负端连接第四开关桥臂(4)的N端，第二开关桥臂(2)的N端连接滤波输出电路
(20)的另一端，第三开关桥臂(3)的负端连接第二直流输入源(Vin2)的负端和第四开关桥臂⑷的负端。
[0015]上述方案一和方案二中，第一直流输入源(Vinl)的电压必须不低于第二直流输入源(Vin2)的电压。上述方案三和方案四中，第一直流输入源(Vinl)和第二直流输入源(Vin2)的电压可以为任意大于零的值。
[0016]有益效果:
[0017](I)本发明能够同时提供两个直流功率端口和一个交流功率端口，能够同时实现两个独立的直流输入源与交流负载或者交流电网之间的功率传输与控制，仅用一个逆变器就实现了两个逆变器的功能，具有集成度高、功率密度高、成本低等优点；
[0018](2)相比于采用两个独立的逆变器的方案，本发明有效减少了滤波器电感、电容等无源器件的数量，降低了系统成本、提高了功率密度；
[0019](3)本发明两个直流输入功率端口与交流输出端口之间都能够实现单级功率变换，变换效率高；