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专利号: 2020111839631
申请人: 南通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-08-07
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种零电压软开关单相升压逆变器,其特征在于,包括第一直流母线电容Cdc1、第二直流母线电容Cdc2、直流电源Uin、第一电感L1、第二电感L2、第一辅助开关管Sa、第二辅助开关管Sb、第一桥臂、第二桥臂、滤波电感Lf、滤波电容Cf和交流负载R;

所述第一桥臂包括第一开关管S1和第二开关管S2;

所述第二桥臂包括第三开关管S3和第四开关管S4;

所述直流电源Uin的正极与所述第一电感L1一端连接;

所述第一电感L1的另一端与所述第二电感L2的一端、所述第一辅助开关管Sa的一端、所述第二辅助开关管Sb的一端连接;

所述第一辅助开关管Sa的另一端与所述第一开关管S1的源极、所述第二开关管S2的漏极、所述滤波电感Lf的一端连接;

所述第二辅助开关管Sb的另一端与所述第三开关管S3的源极、所述第四开关管S4的漏极、所述滤波电容Cf的一端、所述交流负载R的一端连接;

所述交流负载R的另一端与所述滤波电感Lf的另一端、所述滤波电容Cf的另一端连接;

所述直流电源Uin的负极与所述第二开关管S2的源极、所述第四开关管S4的源极、所述第二直流母线电容Cdc2的负极连接;

所述第二直流母线电容Cdc2的正极与所述第一直流母线电容Cdc1的负极、所述第二电感L2的另一端连接;

所述第一直流母线电容Cdc1的正极与所述第一开关管S1的漏极、所述第三开关管S3的漏极连接;

其中,所述第一桥臂和所述第二桥臂中的所有开关管为自带体二极管的金氧半场效晶体管,或者,为不带体二极管的开关管与二极管反向并联而成。

2.根据权利要求1所述零电压软开关单相升压逆变器,其特征在于,第一辅助开关管Sa和第二辅助开关管Sb均为双向可控硅开关管。

3.根据权利要求1所述零电压软开关单相升压逆变器,其特征在于,所述第一电感L1的电流峰峰值ΔIL1、所述第二电感L2的电流峰峰值ΔIL2和所述滤波电感Lf的电流峰峰值ΔILf满足以下条件:

上式中,当所述逆变器工作于正半工频周期时,D为第四开关管S4控制信号的占空比,当逆变器工作于负半工频周期时,D为第二开关管S2控制信号的占空比,M为调制比,Uin为直流电源电压,Iin为输入电流平均值,Td为死区时间,CS各个开关管输出寄生电容的容值,Udc1为第一直流母线电容Cdc1的电压,Udc2为第二直流母线电容Cdc2的电压,R为交流负载阻值。

4.一种根据权利要求1~3任一项所述的零电压软开关单相升压逆变器的控制方法,其特征在于,当所述逆变器工作于正半工频周期时,所述逆变器的第一桥臂工作在SPWM方式下,第二桥臂工作在PWM方式下;当逆变器工作于负半工频周期时,所述逆变器的第一桥臂工作在PWM方式下,第二桥臂工作在SPWM方式下。

5.根据权利要求4所述的零电压软开关单相升压逆变器的控制方法,其特征在于,所述控制方法具体为:

直流调制信号urdc与单极性三角载波信号uc经过第一比较器CA1,得到PWM信号;

正弦交流调制信号ur和所述单极性三角载波信号uc经过第二比较器CA2产生SPWM1信号;

所述正弦交流调制信号ur和所述单极性三角载波信号uc叠加后与零电位经过第三比较器CA3产生SPWM2信号;

将所述SPWM2信号取反后与SPWM1信号经过或门得到SPWM3信号;

所述正弦交流调制信号ur与零电位点经过第四比较器CA4,得到正负极性判定信号PD,该正负极性判定信号PD同时作为第二辅助开关管Sb的控制信号;将所述正负极性判定信号PD信号取反作为第一辅助开关管Sa的控制信号;

所述正负极性判定信号PD与所述SPWM3信号经过第一与非门NAND1得到SPWM4信号;

所述正负极性判定信号PD取反后与所述SPWM3信号经过第二与非门NAND2得到SPWM5信号;

所述SPWM4信号与所述PWM信号经过第一与非门AND1得到第三开关管S3的控制信号;将第三开关管S3的控制信号取反作为第四开关管S4的控制信号;

所述SPWM5信号与所述PWM信号经过第二与非门AND2得到第一开关管S1的控制信号;将第一开关管S1的控制信号取反作为第二开关管S2的控制信号。

6.根据权利要求5所述的零电压软开关单相升压逆变器的控制方法,其特征在于,所述零电压软开关单相升压逆变器的电压增益 M<D,其中,D为第二开关管S2控制信号的占空比,M为调制比。