輸出并聯(lián)型正反激逆變器的制造方法
【專利摘要】一種輸出并聯(lián)型正反激逆變器，包括原邊輸入電路、正激副邊電路、反激副邊電路和濾波電路，正激電路和反激電路按輸出電流電壓正負(fù)分區(qū)間工作，得到逆變輸出。具有如下優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)渭?jí)結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)升壓逆變輸出和高頻電氣隔離，輸出紋波小，有助于降低整機(jī)大小、體積重量和成本；整個(gè)電路使用有源功率器件較少，電路拓?fù)浞€(wěn)定，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開(kāi)銷小；控制方案簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
【專利說(shuō)明】輸出并聯(lián)型正反激逆變器
一、【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可以實(shí)現(xiàn)單級(jí)升壓變換和高頻電氣隔離的輸出并聯(lián)型正反激逆變器，屬電能變換裝置中的逆變器。
二、【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，逆變器得到了廣泛的研究和應(yīng)用，而拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化一直是電力電子學(xué)追求的目標(biāo)。相對(duì)于傳統(tǒng)的前級(jí)DC / DC直直變換器+后級(jí)DC / AC逆變器的兩級(jí)式結(jié)構(gòu)逆變器，單級(jí)逆變器具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、開(kāi)銷小、整機(jī)體積重量小、整體的功率變換效率高等優(yōu)點(diǎn)，是很具有研究?jī)r(jià)值和發(fā)展前景的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。同時(shí)，希望該單級(jí)逆變器是高頻電氣隔離的，且即可降壓逆變又可升壓逆變，以滿足實(shí)際需求。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]1、發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是提供一種可以實(shí)現(xiàn)升壓變換和高頻電氣隔離的單級(jí)逆變器。
[0004]2、技術(shù)方案:為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的可實(shí)現(xiàn)升壓逆變和高頻電氣隔離輸出并聯(lián)型正反激逆變器，包括原邊輸入電路1、正激副邊電路2、反激副邊電路3和濾波電路4 ;原邊輸入電路I包括第一功率三極開(kāi)關(guān)管S1和變壓器T原邊電感1^ ;正激副邊電路2包括第二功率三極開(kāi)關(guān)管S2、第三功率三極開(kāi)關(guān)管S3和變壓器T第一副邊電感L2 ;反激副邊電路3包括第四功率三極開(kāi)關(guān)管S4、第五功率三極開(kāi)關(guān)管S5和變壓器T第二副邊電感L3 ;濾波電路4包括輸出濾波電感L4和濾波電容C ;本發(fā)明輸出并聯(lián)型正反激逆變器的特征在于，變壓器T原邊電感L1的同名端與外界電源U的正極連接；變壓器T原邊電感L1的非同名端與第一功率三極開(kāi)關(guān)管S1的漏極相連；第一功率三極開(kāi)關(guān)管S1的源極與外界電源U的負(fù)極連接；變壓器T第一副邊電 感L2的同名端與第二功率三極開(kāi)關(guān)管S2的漏極相連；第二功率三極開(kāi)關(guān)管S2的源極和第四功率三極開(kāi)關(guān)管S4的源極，連接到輸出濾波電感L4的一端；輸出濾波電感L4的另一端，連接到輸出濾波電容C正極和外界負(fù)載R正極的連接點(diǎn)；輸出濾波電容C負(fù)極和外界負(fù)載R負(fù)極，與第三功率三極開(kāi)關(guān)管S3的源極和第五功率三極開(kāi)關(guān)管S5的源極的連接點(diǎn)相連；第三功率三極開(kāi)關(guān)管S3的漏極與變壓器T第一副邊電感L2的非同名端相連；第四功率三極開(kāi)關(guān)管S4的漏極與變壓器T第二副邊電感L3的非同名端相連；第五功率三極開(kāi)關(guān)管S5的漏極與變壓器T第二副邊電感L3的同名端相連。
[0005]3、有益效果:本發(fā)明是可實(shí)現(xiàn)升壓變換和高頻電氣隔離的輸出并聯(lián)型正反激逆變器，具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)單級(jí)結(jié)構(gòu)即實(shí)現(xiàn)了升壓逆變輸出，整機(jī)大小、體積重量和成本可大為降低；(2)實(shí)現(xiàn)了高頻電氣隔離；(3)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可靠，輸出諧波含量?。?4)整個(gè)電路使用有源功率器件較少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開(kāi)銷??；(5)控制方案簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
四、【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1是本發(fā)明的可實(shí)現(xiàn)升壓變換和高頻電氣隔離的輸出并聯(lián)型正反激逆變器電路結(jié)構(gòu)不意圖，標(biāo)號(hào)名稱:1.原邊輸入電路；2.正激副邊電路；3.反激副邊電路；4.濾波電路；
[0007]圖2是本發(fā)明的可實(shí)現(xiàn)升壓變換和高頻電氣隔離的輸出并聯(lián)型正反激逆變器電路各開(kāi)關(guān)1旲態(tài)不意圖；
[0008]圖3是本發(fā)明的可實(shí)現(xiàn)升壓變換和高頻電氣隔離的輸出并聯(lián)型正反激逆變器電路采用的控制框圖。
[0009]圖中的主要符號(hào)名稱=S1?S5-第一?第五功率三極開(kāi)關(guān)管；L4-輸出濾波
電感；T——變壓器；U——外接電源；C——輸出濾波電容；R——負(fù)載A——電感電流；iLf——電感電流反饋山——電流基準(zhǔn)——電壓基準(zhǔn)；u?！孀兤鬏敵鲭妷?；iw——輸出電壓反饋；PWM——驅(qū)動(dòng)信號(hào)?V5——功率開(kāi)關(guān)管S1?S5的驅(qū)動(dòng)。
五、【具體實(shí)施方式】
[0010]如圖1所示，本實(shí)例的可實(shí)現(xiàn)升壓變換和高頻電氣隔離的輸出并聯(lián)型正反激逆變器，其特征在于，變壓器T原邊電感L1的同名端與外界電源U的正極連接；變壓器T原邊電感L1的非同名端與第一功率三極開(kāi)關(guān)管S1的漏極相連；第一功率三極開(kāi)關(guān)管S1的源極與外界電源U的負(fù)極連接；變壓器T第一副邊電感L2的同名端與第二功率三極開(kāi)關(guān)管S2的漏極相連；第二功率三極開(kāi)關(guān)管S2的源極和第四功率三極開(kāi)關(guān)管S4的源極，連接到輸出濾波電感L4的一端；輸出濾波電感L4的另一端，連接到輸出濾波電容C正極和外界負(fù)載R正極的連接點(diǎn)；輸出濾波電容C負(fù)極和外界負(fù)載R負(fù)極，與第三功率三極開(kāi)關(guān)管S3的源極和第五功率三極開(kāi)關(guān)管S5的源極的連接點(diǎn)相連；第三功率三極開(kāi)關(guān)管S3的漏極與變壓器T第一副邊電感L2的非同名端相連；第四功率三極開(kāi)關(guān)管S4的漏極與變壓器T第二副邊電感L3的非同名端相連；第五功率三極開(kāi)關(guān)管S5的漏極與變壓器T第二副邊電感L3的同名端相連。
[0011]變壓器始終工作在高頻脈寬調(diào)制狀態(tài)。變壓器副邊繞組電壓和原邊繞組電壓均為高頻脈沖調(diào)制波，且滿足匝比關(guān)系。通過(guò)匝比設(shè)計(jì)，可使得輸出電壓高于或低于輸入電壓，實(shí)現(xiàn)單級(jí)升壓或降壓逆變。輸出并聯(lián)型正反激逆變器的副邊電流為正反激繞組電流的疊加，諧波含量可大為減小。同時(shí)輸出并聯(lián)型正反激逆變器功率容量較反激更大。
[0012]下面以附圖1為主電路結(jié)構(gòu)，結(jié)合附圖2來(lái)敘述本發(fā)明的輸出并聯(lián)型正反激逆變器的具體工作原理和工作模態(tài)。記外界電源U的電壓幅值為Ud ;變壓器T原邊電感L1的電壓為U1,電流為I1 ;第一副邊電感L2的電壓為U2 ;第二副邊電感L3的電壓為U3 ;副原邊繞組匝數(shù)比為η。
[0013]模態(tài)I和模態(tài)II構(gòu)成逆變器的正半周期:
[0014]工作模態(tài)1:如圖2(a)所示，正激電路工作，第一功率三極開(kāi)關(guān)管S1導(dǎo)通，第二功率三極開(kāi)關(guān)管S2導(dǎo)通，第三功率三極開(kāi)關(guān)管S3導(dǎo)通，變壓器T原邊電壓為U1 = Ud，第一副邊電壓為U2 = nUd，變壓器T原邊電流I1開(kāi)始線性上升，開(kāi)始向副邊傳遞能量，給外界負(fù)載R供電。
[0015]工作模態(tài)I1:如圖2(b)所示，反激電路工作，第一功率三極開(kāi)關(guān)管31截止，第四功率三極開(kāi)關(guān)管S4導(dǎo)通，第五功率三極開(kāi)關(guān)管S5導(dǎo)通，變壓器T第二副邊為外界負(fù)載R供電。
[0016]模態(tài)III和模態(tài)IV構(gòu)成逆變器的負(fù)半周期:
[0017]工作模態(tài)II1:如圖2(c)所示，反激電路工作，第一功率三極開(kāi)關(guān)管S1導(dǎo)通，第四功率三極開(kāi)關(guān)管S4導(dǎo)通，第五功率三極開(kāi)關(guān)管S5導(dǎo)通，變壓器T原邊電壓為U1 = Ud，副邊電壓為U3 = nUd，變壓器T原邊電流I1開(kāi)始線性上升，開(kāi)始向副邊傳遞能量，給外界負(fù)載R供電。
[0018]工作模態(tài)IV:如圖2(d)所示，正激電路工作，第一功率三極開(kāi)關(guān)管S1截止，第二功率三極開(kāi)關(guān)管S2導(dǎo)通，第三功率三極開(kāi)關(guān)管S3導(dǎo)通，變壓器T第一副邊為外界負(fù)載R供電。
[0019]為實(shí)現(xiàn)以上工作原理，采用的控制方案如附圖3所示:輸出電壓反饋IW與電壓基準(zhǔn)W經(jīng)電壓環(huán)調(diào)節(jié)器運(yùn)算得到電流基準(zhǔn)電感電流反饋與電流基準(zhǔn)h經(jīng)電流環(huán)調(diào)節(jié)器運(yùn)算得到驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM。該驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM經(jīng)邏輯運(yùn)算分別得到第一?第五功率開(kāi)關(guān)管S1?S5的驅(qū)動(dòng)信號(hào)V1?V5，經(jīng)驅(qū)動(dòng)和死區(qū)電路I?5分別驅(qū)動(dòng)第一?第五功率開(kāi)關(guān)S1?S5。
[0020]由以上描述可知，本發(fā)明是一種可實(shí)現(xiàn)升壓變換和高頻電氣隔離的輸出并聯(lián)型正反激逆變器，該逆變器具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0021]1.單級(jí)結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)升壓逆變輸出和高頻電氣隔離，有助于降低整機(jī)大小、體積重量和成本；
[0022]2.整個(gè)電路使用有源功率器件較少，電路拓?fù)浞€(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，開(kāi)銷小；控制方案簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
[0023]3.該逆變器結(jié)合了正激變換器和反激變換器優(yōu)點(diǎn)，具有輸出紋波小的特點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種輸出并聯(lián)型正反激逆變器，包括原邊輸入電路(I)、正激副邊電路(2)、反激副邊電路⑶和濾波電路(4)，其特征在于，變壓器⑴原邊電感(L1)的同名端與外界電源(U)的正極連接；變壓器(T)原邊電感(L1)的非同名端與第一功率三極開(kāi)關(guān)管(S1)的漏極相連；第一功率三極開(kāi)關(guān)管(S1)的源極與外界電源(U)的負(fù)極連接；變壓器(T)第一副邊電感(L2)的同名端與第二功率三極開(kāi)關(guān)管(S2)的漏極相連；第二功率三極開(kāi)關(guān)管(S2)的源極和第四功率三極開(kāi)關(guān)管(S4)的源極，連接到輸出濾波電感(L4)的一端；輸出濾波電感(L4)的另一端，連接到輸出濾波電容(C)正極和外界負(fù)載(R)正極的連接點(diǎn)；輸出濾波電容(C)負(fù)極和外界負(fù)載(R)負(fù)極，與第三功率三極開(kāi)關(guān)管(S3)的源極和第五功率三極開(kāi)關(guān)管(S5)的源極的連接點(diǎn)相連；第三功率三極開(kāi)關(guān)管(S3)的漏極與變壓器(T)第一副邊電感(L2)的非同名端相連；第四功率三極開(kāi)關(guān)管(S4)的漏極與變壓器(T)第二副邊電感(L3)的非同名端相連；第五功率三極開(kāi)關(guān)管(S5)的漏極與變壓器(T)第二副邊電感(L3)的同名端相連。
【文檔編號(hào)】H02M7/537GK103560692SQ201310545466
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】嵇保健, 武海霞, 王維, 洪峰, 萬(wàn)運(yùn)強(qiáng), 張馨元 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)