專利名稱：單級(jí)可升壓逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型單級(jí)可升壓逆變器，尤其適合直流母線需由低壓升壓供 電的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)場合和適應(yīng)較大輸入電壓變化范圍的新能源發(fā)電逆變場合。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的電壓源逆變器輸入直流電壓輸出交流電壓，應(yīng)用非常廣闊。電壓源逆 變器的輸入直流電壓可以由電網(wǎng)或旋轉(zhuǎn)交流電機(jī)經(jīng)整流濾波得到，也可由蓄電 池、燃料電池或光伏電池得到，分別對(duì)應(yīng)一般工業(yè)應(yīng)用場合(如變頻器)，電動(dòng) 車、可再生能源分布式發(fā)電等場合。在電壓源逆變器中，由于輸入直流電壓的緣 故，功率半導(dǎo)體器件總是保持正向偏置，因此采用自控型正向?qū)ㄆ骷?，如IGBT、
PowerMOSFET等，為了使逆變器的開關(guān)具有自由的方向電流，往往在自關(guān)斷器 件上反并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管。電壓源逆變器的一個(gè)重要特點(diǎn)就是輸出交流電壓波 形不受負(fù)載參數(shù)的影響。采用電壓源逆變器的一般結(jié)構(gòu)包含二極管整流器的前端 (交流供電)或直流電源，直流環(huán)節(jié)電容器和逆變橋，如附圖1所示。通常這 種電壓源逆變器存在下列局限或不足。
(1) 交流負(fù)載必須為電感性或與交流電源連接不得不串聯(lián)電感，才能使電 壓源逆變器能夠正常工作。
(2) 交流輸出電壓被限制只能低于而不能超過直流母線電壓，因此，對(duì)于 DC/AC功率變換，傳統(tǒng)電壓源逆變器是一個(gè)降壓式逆變器。對(duì)于直流電壓較低， 需要較高的交流輸出電壓的DC/AC功率變換場合，需要一個(gè)額外的DC/DC升 壓式變換器，這個(gè)額外的功率變換級(jí)增加了系統(tǒng)的成本，降低了變換效率。
(3) 每個(gè)橋臂的上、下器件不能同時(shí)導(dǎo)通，不管是有意為之，還是因?yàn)殡?磁干擾造成的，否則，會(huì)發(fā)生直通短路，損壞器件。由電磁干擾造成的誤觸發(fā)導(dǎo) 致的直通問題是變換器可靠性的主要?dú)⑹帧?br> 在一些特定的電機(jī)控制及電能變換的應(yīng)用場合，正是由于存在以上不足，普 通的電壓源逆變器恰是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的瓶頸，制約了相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。如 在電動(dòng)汽車與混合動(dòng)力汽車的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，直流電壓一般由蓄電池電壓決 定，所以驅(qū)動(dòng)電機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩輸出的轉(zhuǎn)速范圍決定于電池電壓，進(jìn)一步升速，則進(jìn) 入恒功率范圍，車輛的加速能力將下降，若要改善高速操控性能，驅(qū)動(dòng)逆變器的 直流電壓能進(jìn)行升壓調(diào)節(jié)，則能有效地提升車輛的操控性能。在日新月異發(fā)展的 軌道交通電力牽引領(lǐng)域，也同樣存在類似的問題，電力牽引的供電電壓常會(huì)產(chǎn)生 較大的波動(dòng)，特別是有較大的跌落，這對(duì)正常行駛的高速運(yùn)行的車輛牽引出力有 影響，如果能使逆變器具有母線電壓自行調(diào)節(jié)功能，將會(huì)大大提升行駛的穩(wěn)定性。 下面以可再生能源分布式發(fā)電為背景介紹并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的技術(shù)現(xiàn)狀。 風(fēng)能發(fā)電機(jī)、太陽能光電池和燃料電池堆等再生能源發(fā)電系統(tǒng)在轉(zhuǎn)化能量時(shí) 依賴的因素較多，因此所有分布式發(fā)電電能都有著輸出電壓變化范圍大的特性， 而用電負(fù)載或并網(wǎng)均要求分布式發(fā)電系統(tǒng)輸出相對(duì)穩(wěn)定的電壓。所以，分布式電 能發(fā)電裝置對(duì)電力電子技術(shù)變換裝置的要求是在寬功率范圍內(nèi)高效運(yùn)行；能適
應(yīng)較大范圍輸入電壓變化，恒壓輸出；電力電子技術(shù)變換裝置要能對(duì)其進(jìn)行有效
控制來實(shí)現(xiàn)高效的運(yùn)行等。針對(duì)分布式電能輸入功率與輸出電壓變化范圍大的特
性，以風(fēng)力發(fā)電為例，系統(tǒng)中的變換電路多采用帶Boost變換器的電壓型并網(wǎng)逆 變器。如附圖2所示為傳統(tǒng)的帶有DC/DC升壓變換器的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)逆變系統(tǒng)。 其中，電壓型逆變器將直流電能逆變并傳輸?shù)诫娋W(wǎng)，Boost變換器將風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出整流得較低且波動(dòng)較大的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓滿足并網(wǎng)逆變器的交直流電壓變比 關(guān)系。但是，這種拓?fù)湓陔妷盒筒⒕W(wǎng)逆變器前插入一級(jí)Boost升壓斬波電路，增 加了系統(tǒng)的成本，并且電壓型逆變器本身的前述不足并沒有克服。太陽能光伏電 池的電力電子控制發(fā)電并網(wǎng)裝置的拓?fù)渫ǔＲ才c風(fēng)力發(fā)電類似。燃料電池的輸出 電壓隨負(fù)載的加大而減小，外特性較軟。因此，研究一種拓?fù)浜唵?、效率高、?靠性高的適應(yīng)較大輸入電壓變化范圍的逆變器意義重大。
2002年提出了一種Z源電壓型逆變器(Z-Source Inverter),是一種新的逆變 器拓?fù)?。Z源變換器在綠色能源、電力傳動(dòng)等方面有很好的應(yīng)用前景，特別是適 合用作為可再生能源分布式發(fā)電中逆變器的拓?fù)?。而且Z源逆變器用于燃料電 池供電的電力傳動(dòng)系統(tǒng)中開關(guān)管的功率在低升壓因子時(shí)要比傳統(tǒng)電壓型逆變器 和基于boost變換器的逆變器低，效率要高。同樣以風(fēng)力發(fā)電為例，附圖3示出 了電壓型Z源逆變器在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用的系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖，與附圖2相比， 省去了 DC-DC升壓電路。
Z源逆變器引進(jìn)了一個(gè)Z源網(wǎng)絡(luò)，附圖3中的虛線框中所示，將逆變器的主 電路與電源耦合，該Z源網(wǎng)絡(luò)的引進(jìn)，可以克服上述傳統(tǒng)電壓型逆變器的不足。 對(duì)于Z源逆變器工作原理的相關(guān)研究已有多個(gè)文獻(xiàn)報(bào)道，其最大的特點(diǎn)是可以 對(duì)逆變橋的直流母線電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，即Z源逆變器可以將直流電容器的電壓升 高到大于整流器平均直流電壓的期望值。當(dāng)輸入電壓跌落或負(fù)載需要較高電壓 時(shí)，運(yùn)用傳統(tǒng)電壓型逆變器所沒有的"直通零矢量"狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)輸出電壓的 升高。所謂"直通零矢量"，就是在逆變器輸出零矢量狀態(tài)中，控制逆變橋的上 下功率管直通，使電感電流增長。因"直通零矢量"仍屬于零矢量，對(duì)逆變器調(diào) 制PWM輸出沒有影響。當(dāng)退出直通零矢量時(shí)，電感將原先儲(chǔ)存的能量釋放使得 直流母線電壓增長。以較低的輸入電壓，得到期望的逆變器直流母線電壓。當(dāng)然， 實(shí)際應(yīng)用中，逆變器母線電壓是根據(jù)需要進(jìn)行高低調(diào)節(jié)變化的，調(diào)節(jié)機(jī)理在本申 請(qǐng)中不再贅述。最重要的一點(diǎn)是"直通零矢量"不影響逆變器的零矢量狀態(tài)的輸 出，也就是逆變器的負(fù)載PWM電壓不變，輸出電壓不受影響。與傳統(tǒng)電壓源逆 變器相比，Z源逆變器的特點(diǎn)
(1) 產(chǎn)生任意期望的輸出交流電壓，特別是比輸入電壓高的電壓；
(2) 提供電壓跌落時(shí)的度越能力，不需另外的電路；
(3) 能減少浪涌和諧波電流；
(4) 不怕直通故障，相反是其加以利用的一種工作狀態(tài)。
z源逆變器的突出優(yōu)點(diǎn)可以有效地調(diào)節(jié)逆變器直流母線電壓的大小，克服了
普通電壓源逆變器的不足，但是這種逆變器也存在如下不足
(1)由于增加了一個(gè)z源網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)包含了電感、電容的二端口網(wǎng)絡(luò)，
在一定條件下，z源網(wǎng)絡(luò)的電感和電容器會(huì)發(fā)生諧振，在設(shè)計(jì)和控制z源逆變器 時(shí)必須考慮避免諧振的策略， 一旦發(fā)生諧振，將影響電路正常工作。由于起動(dòng)時(shí)
電容電壓為o,起動(dòng)時(shí)有較大的起動(dòng)沖擊電流，并且在啟動(dòng)過程中很容易引起諧 振，產(chǎn)生很大的沖擊電流和沖擊電壓，有可能損壞逆變器。(2)逆變橋母線電壓
為電容電壓減去電感壓降，母線電壓低于電容電壓，不能充分利用電容的電壓等 級(jí)，如果是高壓應(yīng)用場合，需要高壓電容，體積較大。并且當(dāng)電感電流斷續(xù)或方
向改變時(shí)，z源逆變器拓?fù)涞哪孀儤蛑绷髂妇€電壓因電感電流的大小及方向變化
以及是否斷續(xù)而變化很大。電壓將有跌落，逆變器的調(diào)制算法必須考慮電壓變化
的影響，使得逆變器控制的復(fù)雜程度增加。(3)要求兩只電容元件對(duì)稱，電容故 障對(duì)這種系統(tǒng)電路是災(zāi)難性的。(4) Z源逆變器應(yīng)用于電力傳動(dòng)控制，不易順利實(shí)現(xiàn)能量回饋，實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。當(dāng)發(fā)生能量回饋時(shí)，兩只電感電流方向需要改 變方向，需增加另外的旁路來提供兩個(gè)電感的快速回饋通道。
在當(dāng)前全球能源供應(yīng)日益緊張的背景下，可再生能源分布式發(fā)電的控制與變 換、交流起動(dòng)機(jī)控制、電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)、新型起動(dòng)發(fā)電技術(shù)等等，都離不開電力電 子逆變技術(shù)。因此，開發(fā)新型、高效、高可靠的升壓逆變技術(shù)，具有很大的現(xiàn)實(shí) 意義。

發(fā)明內(nèi)容
1、 發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提出一種拓?fù)浜唵?、效率高、可靠性高的適 合直流母線需由低壓升壓供電和適應(yīng)較大輸入電壓變化范圍的單級(jí)可升壓逆變 器拓?fù)浼捌淇刂萍夹g(shù)。
2、 技術(shù)方案在電力電子發(fā)展的三十余年間，逆變技術(shù)一般都基于兩種傳 統(tǒng)的逆變電路電壓源逆變器與電流源逆變器，中小功率逆變系統(tǒng)一般采用電壓源 逆變器，傳統(tǒng)的逆變器結(jié)構(gòu)是如此簡單，以致人們一直對(duì)之習(xí)以為常，直到z 源逆變器的提出。為了更好地適應(yīng)前述場合對(duì)逆變技術(shù)的要求，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘?種新型單級(jí)可升壓逆變電路，如附圖4所示為新型單級(jí)可升壓逆變器的主電路拓 撲，此電路除傳統(tǒng)電壓型逆變器三相開關(guān)橋(B)夕卜，增加了一只由電感(Ll、 L2)組成的緊耦合電感，電感(Ll)的一端與直流電源正相連接，另一端串聯(lián) 一只反向阻斷二極管(D)，連接到電感(L2)的一端并和逆變橋(B)的直流母 線正端連接，電感(L2)的另一端與電容(C)正極相串聯(lián)，電容(C)負(fù)極與 逆變橋(B)的直流母線負(fù)端相連，再連接到電源負(fù)極。若需能量反饋通道，阻 斷二極管(D)并聯(lián)開關(guān)管(T)(若無需能量回饋可省去)，逆變橋可以為三相 也可以為單相，分別對(duì)應(yīng)三相應(yīng)用和單相應(yīng)用。
該電路對(duì)逆變器直流母線電壓控制方式采用了與Z源逆變器相近的思想，利 用了傳統(tǒng)電壓源逆變器所不允許的三相逆變橋上下開關(guān)管的直通這一獨(dú)特的"直 通零矢量"狀態(tài)，調(diào)節(jié)其作用時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了逆變器輸入側(cè)直流母線電壓的可控提 升，從而逆變輸出期望的交流電壓。耦合電感(L1與L2)設(shè)計(jì)成緊耦合，若需 較高的升壓能力則電感(Ll)線圈匝數(shù)要比電感(L2)少。當(dāng)在直通零矢量狀 態(tài)時(shí)，直流母線電壓為零，此時(shí)直流電壓源(Vs)向耦合電感(Ll)充電，由 于(Ll)感值較小所以流過(Ll)的充電電流迅速增加，電感(Ll)儲(chǔ)能，同 時(shí)耦合電感(L2)的感應(yīng)電勢高過電容(C)電壓，(L2)通過耦合作用給電容 充電。當(dāng)在非直通零矢量狀態(tài)時(shí)，由于耦合電感緊耦合，電感(Ll)上電流瞬 間降為零，(Ll)上的能量瞬間以磁場能的形式轉(zhuǎn)移到(L2)上釋放，此時(shí)釋放 的能量向負(fù)載供電，逆變器直流母線電壓為電感(L2)電壓與電容(C)電壓疊 加，使得逆變器輸入側(cè)直流母線電壓得到提升，這種較高升壓應(yīng)用特點(diǎn)是耦合電 感(Ll)匝數(shù)少于(L2)， (Ll)工作電流為斷續(xù)方式。若應(yīng)用于較低升壓應(yīng)用 場合，耦合電感(Ll、 L2)設(shè)計(jì)成匝數(shù)相等或(L2)匝數(shù)少于(Ll)， Ll電流 為連續(xù)方式，直通零矢量時(shí)，(Ll)儲(chǔ)能，(L2)由電容(C)放電儲(chǔ)能，非直通 矢量時(shí)，(Ll)供給逆變器和補(bǔ)足電容(C)的放電消耗。這里需說明直通零矢 量是在傳統(tǒng)零矢量中注入的，且直通零矢量與傳統(tǒng)零矢量對(duì)負(fù)載的作用效果是等 效的'都是使負(fù)載短路，自然續(xù)流，所以注入的直通零矢量對(duì)逆變器交流輸出電 壓沒有任何影響，這在Z源逆變器中有充分的分析。
利用Saber軟件對(duì)此拓?fù)溥M(jìn)行仿真給出工作波形，模擬一風(fēng)力發(fā)電機(jī)在弱風(fēng) 下輸出較低的電壓(已整流為直流)，逆變工頻交流電恒壓輸出。仿真條件輸 入直流電壓源(Vs=220V),要求逆變輸出50Hz380V三相交流電，逆變器開關(guān)頻率(fs=5KHz)，調(diào)制度(M=0,8)，直通占空比(D=0.2)，三相對(duì)稱竺感負(fù)載 I Z I =20歐姆，功率因數(shù)0.9，耦合電感(Ll=100uH， L2=960uH)，采用三相 直通簡單升壓控制，新型單級(jí)可升壓逆變器部分工作波形如附圖5、附圖6所示， 附圖5中逆變輸出交流側(cè)線電壓(波形1)，線電流(波形2)，直流母線電壓(波 形3)，波形1和波形2看起來是密集的離散波。將時(shí)軸展開，由附圖6可以看 出直通零矢量作用期間和非作用期間的電感電流及逆變橋母線電壓的波形。附圖 6之波形1為直通零矢量作用信號(hào)，波形2為電感(L2)電流波形，波形3為電 感(Ll)波形，波形4為逆變橋直流母線電壓波形。在插入直通零矢量后，電 感(LO電流迅速增加，通過耦合作用，(L2)電感電流迅速減小并改變方向， 給電容充電；直通零矢量作用結(jié)束后，(Ll)電流迅速降為零，通過耦合作用，
(Ll)的電磁能轉(zhuǎn)移至(L2)， (L2)電流從給電容充電變?yōu)榕c之一起為逆變橋 供電，直流母線電壓為電感電壓加電容電壓，由輸入側(cè)的220V提升到679V， 升壓效果明顯，順利進(jìn)行了 380V三相交流電的逆變，負(fù)載電流正弦度很好。
3、有益效果本發(fā)明提出了一種新型單級(jí)可升壓逆變電路，利用耦合電感 做能量傳輸元件用，實(shí)現(xiàn)大壓差電能轉(zhuǎn)移傳遞，正如上述工作原理分析。此新型 單級(jí)可升壓逆變器拓?fù)鋬H使用一級(jí)變換電路，巧妙的運(yùn)用傳統(tǒng)逆變器所不允許的 直通零矢量使得逆變器直流母線電壓得到提升，能克服傳統(tǒng)電壓型逆變器的不 足，實(shí)現(xiàn)對(duì)母線電壓的調(diào)節(jié)，適合應(yīng)用于需要寬功率范圍內(nèi)適應(yīng)較大輸入電壓變 化的場合，而且不怕電磁干擾造成的直通，避免了由死區(qū)導(dǎo)致的輸出電流波形畸 變，而且注入的直通零矢量也不影響交流輸出電壓。與傳統(tǒng)的DC/DC+DC/AC 變換器相比減少了開關(guān)管數(shù)目，減少了一級(jí)額外升壓電路，電路拓?fù)浯鬄楹喕?降低了逆變器控制的復(fù)雜性，而且此拓?fù)渑c傳統(tǒng)電壓源逆變器和DC/DC+DC/AC 變換器相比在同等工作條件下開關(guān)器件功率(SDP)要小，效率要高。
此拓?fù)渑cZ源逆變器不同之處是僅用一只耦合電感和一只電容，依靠耦合電 感儲(chǔ)能并轉(zhuǎn)移泵升電壓，并可靈活地配置耦合電感匝比滿足不同應(yīng)用的升壓要 求，具有其突出優(yōu)勢。首先，在電路結(jié)構(gòu)上比Z源電路大為簡化，不存在電感 電容高度對(duì)稱的問題，對(duì)拓?fù)浔旧淼慕Y(jié)構(gòu)要求大為減小，且在緊耦合前提下通過 適當(dāng)調(diào)整耦合電感匝數(shù)和直通占空比達(dá)到更好的升壓效果，而Z源逆變器的直 流母線電壓只跟直通占空比有關(guān)且會(huì)因?yàn)殡姼须娏鞯臄嗬m(xù)影響系統(tǒng)的正常工作； 其次，本拓?fù)涞哪孀儤蚰妇€電壓為電容電壓加上電感(L2)電壓，母線電壓高于電 容電壓，充分利用了電容的電壓等級(jí)；再次，此拓?fù)涞钠饎?dòng)初始電容上的起動(dòng)沖 擊電流要比Z源逆變器小的多，且加入的阻斷二極管避免引起振蕩；最后，將 此拓?fù)鋺?yīng)用于電力傳動(dòng)系統(tǒng)，僅加入一個(gè)開關(guān)管即可實(shí)現(xiàn)能量回饋，要比Z源 逆變器更容易實(shí)現(xiàn)能量回饋，實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。
此新型單級(jí)可升壓逆變器拓?fù)溆捎隈詈想姼械牟迦?，不怕電磁干擾造成的直 通，逆變時(shí)也可不插入死區(qū)，避免了由死區(qū)導(dǎo)致的輸出電流波形畸變。


圖1傳統(tǒng)V-源逆變器
圖2傳統(tǒng)的帶有DC/DC升壓變換器的風(fēng)電并網(wǎng)逆變系統(tǒng)
圖3用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的Z源并網(wǎng)逆變器
圖4本發(fā)明新型單級(jí)可升壓逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖
圖5直流母線電壓、輸出線電壓、線電流仿真波形
圖6直流母線電壓、緊耦合電感(L1、 L2)電流展開波形
具體實(shí)施例方式
如附圖4所示，本發(fā)明新型單級(jí)可升壓逆變器拓?fù)涑齻鹘y(tǒng)電壓型逆變器三相 開關(guān)橋(B)夕卜，增加了一只由電感(Ll、 L2)組成的緊耦合電感(其同名端標(biāo) 注于圖中)，電容(C)，阻斷二極管(D)，和能量反饋通道用的開關(guān)管(T)(若 無需能量回饋可省去)。電感(Ll)的一端與直流電源正相連接，另一端串聯(lián)反 向阻斷二極管(D)后，連接到電感(L2)的一端并和逆變橋(B)的直流母線 正端連接，電感(L2)的另一端與電容(C)正極相串聯(lián)，電容(C)負(fù)極與逆 變橋(B)的直流母線負(fù)端相連，再連接到電源負(fù)極。逆變橋可以為三相也可以 為單相，分別對(duì)應(yīng)三相應(yīng)用和單相應(yīng)用。如果逆變器的直流母線電壓不要大的抬 升，如只是補(bǔ)償一下像燃料電池那樣的較軟的外特性造成的電壓下降，兩只耦合 電感的感值可取相近，電感Ll電流可以工作在連續(xù)狀態(tài)，二極管(D)也可省 去，通過調(diào)節(jié)直通零矢量時(shí)間來調(diào)節(jié)母線電壓。如果逆變器直流母線電壓升壓要 求較高，大大高于輸入電源電壓，則電感(Ll)電流設(shè)計(jì)成斷續(xù)工作方式，匝 數(shù)小于(L2)，通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整直通零矢量時(shí)間和耦合電感(Ll、 L2)匝數(shù)的設(shè) 計(jì)可以達(dá)到所需要的升壓效果。利用耦合電感做能量傳輸元件用，實(shí)現(xiàn)大壓差電 能轉(zhuǎn)移傳遞。在較高升壓應(yīng)用中，與電感(L2)串聯(lián)的二極管(D)是必須的， 防止高電壓的逆變器直流母線電流回灌，母線電壓下跌。如果串聯(lián)了二極管(D)， 則向電源回饋能量時(shí)就要增加旁路的功率開關(guān)(T)，可實(shí)現(xiàn)能量回饋至電源。 能量回饋時(shí)，不再需用"直通零矢量"，逆變橋的直流電壓由回饋電能支撐?；?饋功率開關(guān)(T) PWM方式工作，這時(shí)可看作類似"Buck"電路的工況，關(guān)斷 時(shí)給(L2)及電容(C)儲(chǔ)能，導(dǎo)通時(shí)放電，以脈沖方式回饋(當(dāng)然也可以在(Ll) 右端與母線負(fù)極間增加一只反向續(xù)流二極管，使電流連續(xù))。有能量回饋通道， 使得該電路方便應(yīng)用于需四象限運(yùn)行的電力拖動(dòng)系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1、一種新型單級(jí)可升壓逆變器拓?fù)?，其特征在于，它包括一只由電?L1、L2)組成的緊耦合電感，電感(L1)的一端與直流電源正相連接，另一端串聯(lián)一只反向阻斷二極管(D)，連接到電感(L2)的一端并和逆變橋(B)的直流母線正端連接，電感(L2)的另一端與電容(C)正極相串聯(lián)，電容(C)負(fù)極與逆變橋(B)的直流母線負(fù)端相連，再連接到電源負(fù)極。若需能量反饋通道，阻斷二極管(D)并聯(lián)開關(guān)管(T)(若無需能量回饋可省去)，逆變橋可以為三相也可以為單相，分別對(duì)應(yīng)三相應(yīng)用和單相應(yīng)用。
2、 在權(quán)利要求1拓?fù)涞幕A(chǔ)上，單級(jí)可升壓逆變器可實(shí)現(xiàn)逆變器直流母線電壓 在有效電壓矢量狀態(tài)對(duì)應(yīng)的電壓高于輸入直流電壓(Vs)，升壓原理特征在于 利用逆變器的零矢量狀態(tài)，使逆變器(B)的橋臂上下開關(guān)管直通，使電感(Ll) 儲(chǔ)能，在非直通時(shí)，電感儲(chǔ)能放電，逆變器直流母線電壓為電感(L2)電壓與 電容(C)電壓疊加，使得逆變器直流母線電壓得到提升，從而獲得提升的逆變 電壓。
3、 在權(quán)利要求2的基礎(chǔ)上，達(dá)到所需要的升壓效果的特征是通過控制直通零 矢量作用時(shí)間和緊耦合電感(Ll、 L2)匝數(shù)比的設(shè)計(jì)。
全文摘要
一種新型單級(jí)可升壓逆變電路，拓?fù)湟姼綀D。此電路除傳統(tǒng)電壓型逆變器三相開關(guān)橋(B)外，增加了一只由電感(L1、L2)組成的緊耦合電感，電容(C)，阻斷二極管(D)，和能量反饋通道用的開關(guān)管(T)(若無需能量回饋可省去)。該電路對(duì)逆變器直流母線電壓升壓控制方式利用了三相逆變橋零矢量期間發(fā)出上下開關(guān)管的直通的所謂“直通零矢量”狀態(tài)，調(diào)節(jié)其作用時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了逆變器輸入側(cè)直流母線電壓的可控提升。電感(L1與L2)設(shè)計(jì)成緊耦合，當(dāng)在直通零矢量狀態(tài)時(shí)，逆變器直通，直流電壓源(Vs)向耦合電感(L1)充電。當(dāng)在非直通零矢量狀態(tài)時(shí)，電感能量釋放，向逆變器(B)直流母線供電，逆變器直流母線電壓為電感(L2)電壓與電容(C)電壓疊加，使得逆變器直流母線電壓得到提升，從而獲得提升的逆變電壓。
文檔編號(hào)H02J3/38GK101599710SQ200910181639
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者奇 楊, 胡育文, 黃文新 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)