CN202818141U - 一种适用于低压电池供电的逆变电源 - Google Patents
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Abstract
一种适用于低压电池供电的逆变电源，其特点是：由DC/DC隔离升压电路和DC/AC电路两级构成；前级DC/DC隔离升压电路采用boost型推挽变换器，能够有效地降低输入电流脉动，提高了电池的利用率；同时减小加在变压器原边绕组上的伏秒积，自动抑制变压器的磁不平衡。后级DC/AC逆变电路设有若干个逆变单元，每个逆变单元与一个均流电感串联后与负载相接组成；每一个逆变单元由两个并联的桥臂、两个滤波电感、两个滤波电容和一个耦合电容组成。有效地降低了功率器件的电压应力，提高了电路的可靠性，降低输入电流脉动，减小电池输出功率波动范围。具有结构简单、性能稳定和易于控制等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子变换领域，特别是一种适用于低压电池供电的逆变电源。
背景技术
随着用电量的增加以及人们对生态环境的重视，燃料电池和太阳能等绿色能源受到越来越多的关注。燃料电池和太阳能发出的电均为变化范围较宽、幅值较低的直流电压。将这类低压直流电变换为稳定的交流电是绿色能源应用研究的重点——低压逆变技术，即将燃料电池和太阳能电池所发出的低压直流电通过高频逆变技术变换为115V/400Hz、110V/50Hz和220V/50Hz等交流电。
目前低压逆变技术多采用DC/DC+DC/AC两级结构。前级DC/DC多使用传统的推挽电路，输入电流脉动较大，导致太阳能电池或燃料电池的输出功率波动范围大，难以适应电池较慢的响应速度，降低了电池的利用率。后级DC/AC多使用H桥型电路拓扑加电流闭环构成，前级DC电压值较高，从而使得功率管承受的电压应力高；需要较大电流时还需要解决并联均流与环流等问题。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种结构简单，性能稳定及易于控制的适用于低压电池供电的逆变电源。
本实用新型要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种适用于低压电池供电的逆变电源，其特点是：由DC/DC隔离升压电路和DC/AC电路两级构成；前级DC/DC隔离升压电路采用boost型推挽变换器；后级DC/AC逆变电路设有若干个逆变单元，每个逆变单元与一个均流电感串联后与负载相接组成；每一个逆变单元由两个并联的桥臂、两个滤波电感、两个滤波电容和一个耦合电容组成，两个桥臂的输入端均并联在DC/DC隔离升压电路的输出母线两端，两个滤波电感和两个滤波电容分别构成两对LC滤波，两个滤波电感一端分别连接在对应桥臂的中点，两个滤波电容的一端并联后接输出母线的中点，耦合电容两端分别连接在两对LC滤波的中点。
本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，前级DC/DC隔离升压电路包括推挽电路，在推挽电路的输入端串接有滤波电感以构成boost型推挽变换器。
本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，同一桥臂的两个功率管驱动SPWM波形分别在半个周期内交替输出，两桥臂间的SPWM驱动波形的载波相位相差180°，两桥臂斩波后通过耦合电容输出。
本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，负载与一输出滤波电容并联。
本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在若干个逆变单元间采用移相调制。
本实用新型的前级DC/DC隔离升压电路采用boost型推挽变换器。串入的输入滤波电感具有很高的瞬态阻抗，能够有效地降低输入电流脉动，从而减小电池输出功率变化范围，提高了电池的利用率；同时当变压器磁芯由于磁不平衡而试图进入饱和时，其吸收更多的电流，在输入滤波电感上会产生更大的压降，从而减小加在变压器原边绕组上的伏秒积，自动抑制变压器的磁不平衡。
每个逆变单元和均流电感组成一个单元电路，有利于减少逆变器并联环流，同时也有利于提高电流反馈环节的稳定性。多个逆变单元之间，采用载波移相调制，从而减少总的电流谐波含量。两桥臂输出的正弦调制斩波经LC滤波后为两个相位相差180°的正弦波，这样，前级的母线电压就可以降低到单独桥臂逆变所需直流电压的一半，从而有效地降低了前级DC/DC升压电路中所有功率管的电压应力，提高了电路的可靠性。
与现有技术相比，本实用新型电流式低压逆变电路具有结构简单、易于控制、功率器件电压应力小及性能稳定等特点。可用于提高太阳能电池、燃料电池等绿色能源的应用便利性。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
如图所示：图中：1、DC/DC隔离升压变换电路，2、单桥臂，3、逆变单元，4、负载。La为DC/DC级输入滤波电感，Lb为DC/DC级输出滤波电感，Ca为DC/DC级输入滤波电容，Cb、Cd为DC/DC级输出滤波电容；Va、Vb、V11-V14···Vn1-Vn4为开关器件，D1-D4为二极管，L11-L12···Ln1-Ln2为逆变单元滤波电感，C11-C12···Cn1-Cn2为逆变单元滤波电容，C1···Cn为逆变单元耦合电容，L1···Ln为输出均流电感，Ce为交流输出滤波电容。
一种适用于低压电池供电的逆变电源，由DC/DC隔离升压电路和DC/AC电路两级构成；前级DC/DC隔离升压电路包括推挽电路，在推挽电路的输入端串接有滤波电感以构成boost型推挽变换器。
后级DC/AC逆变电路设有若干个逆变单元，每个逆变单元与一个均流电感串联后与负载相接组成；每一个逆变单元由两个并联的桥臂、两个滤波电感、两个滤波电容和一个耦合电容组成，两个桥臂的输入端均并联在DC/DC隔离升压电路的输出母线两端，两个滤波电感和两个滤波电容分别构成两对LC滤波，两个滤波电感一端分别连接在对应桥臂的中点，两个滤波电容的一端并联后接输出母线的中点（DC/DC副边绕组的中心抽头），耦合电容两端分别连接在两对LC滤波的中点。
负载与一输出滤波电容并联。均流电感的一端接在逆变单元的耦合电容上端（上端指通过电感与SPWM驱动载波相位相同的桥臂相连的那一端），每个均流电感的另一端并联后与输出滤波电容和负载相连。输出滤波电容和负载的另一端并联后与耦合电容下端相连。
所述的桥臂是单桥臂，同一桥臂的两个功率管驱动SPWM波形分别在半个周期内交替输出，两桥臂间的SPWM驱动波形的载波相位相差180°，两桥臂斩波后通过耦合电容输出。
前级DC/DC隔离升压电路由输入滤波电感、输入滤波电容、功率开关Va和Vb、推挽式变压器、输出整流二极管和输出滤波电感电容组成。采用传统的脉宽调制（PWM）来控制功率开关管的导通与关断的时间，使负载变化时，输出电压基本保持不变。DC/DC隔离升压变换单元的后级绕组抽出中心头，方便地为后级逆变单元提供均衡的正负电压。
串入了输入滤波电感后，当两个功率开关管都关断时，电感电流继续给滤波电容Ca（容值很大）充电，能够有效地降低输入电流脉动，从而减小电池输出功率变化范围，提高了电池的利用率；不足之处在于提高了功率开关管的电压应力，但由于其本来的电压应力就比较低，还是可以接受的。同时当变压器磁芯由于磁不平衡而试图进入饱和时，其吸收更多的电流，在输入滤波电感上会产生更大的压降，从而减小加在变压器原边绕组上的伏秒积，实现自动抑制变压器的磁不平衡。
电流逆变单元可以有若干个，他们之间在输入端都是并联的，即每个单元的输入正电压、中线和输入负电压都是同一个连接点。在每一个逆变单元的后面连接有一个均流电感Ln，均流电感L1···Ln的另一端都并联在一起，接到输出负载。均流电感L1···Ln有利于减少逆变器并联环流，同时也有利于提高电流反馈环节的稳定性。
多个逆变单元之间，采用载波移相调制，从而减少总的电流谐波含量。
Claims (5)
1.一种适用于低压电池供电的逆变电源，其特征在于：由DC/DC隔离升压电路和DC/AC电路两级构成；前级DC/DC隔离升压电路采用boost型推挽变换器；后级DC/AC逆变电路设有若干个逆变单元，每个逆变单元与一个均流电感串联后与负载相接组成；每一个逆变单元由两个并联的桥臂、两个滤波电感、两个滤波电容和一个耦合电容组成，两个桥臂的输入端均并联在DC/DC隔离升压电路的输出母线两端，两个滤波电感和两个滤波电容分别构成两对LC滤波，两个滤波电感一端分别连接在对应桥臂的中点，两个滤波电容的一端并联后接输出母线的中点，耦合电容两端分别连接在两对LC滤波的中点。
2.根据权利要求1所述的适用于低压电池供电的逆变电源，其特征在于：前级DC/DC隔离升压电路包括推挽电路，在推挽电路的输入端串接有滤波电感以构成boost型推挽变换器。
3.根据权利要求1所述的适用于低压电池供电的逆变电源，其特征在于：同一桥臂的两个功率管驱动SPWM波形分别在半个周期内交替输出，两桥臂间的SPWM驱动波形的载波相位相差180°，两桥臂斩波后通过耦合电容输出。
4.根据权利要求1所述的适用于低压电池供电的逆变电源，其特征在于：负载与一输出滤波电容并联。
5.根据权利要求1所述的适用于低压电池供电的逆变电源，其特征在于：在若干个逆变单元间采用移相调制。
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Cited By (4)
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| CN105047387A (zh) * | 2015-06-29 | 2015-11-11 | 惠州市英华电源有限公司 | 一种变压器及逆变器 |
| CN115441727A (zh) * | 2022-09-20 | 2022-12-06 | 苏州悉智科技有限公司 | 变换器系统 |
| CN116317664A (zh) * | 2023-03-10 | 2023-06-23 | 南京航空航天大学 | 一种带有直流偏置正弦波输出的多桥臂开关功放电路 |
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2012
- 2012-09-24 CN CN201220488865.3U patent/CN202818141U/zh not_active Expired - Lifetime
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