【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子器件，具体涉及一种有源开关电容电压型逆变器，可用于新能源发电。
技术介绍
0、技术背景
1、随着对环境可持续性的日益关注，太阳能和风能等新能源逐渐成为替代传统能源的重要选择。然而，这些新能源系统的不稳定性给逆变器的设计和性能提出了更高的要求。
2、传统多级逆变器在应对这一需求时存在一系列缺点，其中之一是传统逆变器不允许同一桥臂上下两个开关管同时导通，引入死区时间以避免短路或器件损坏，但这增加了系统的控制难度，同时使逆变器输出电流波形畸变，谐波含量升高。
3、开关升压逆变器可克服传统逆变器的一些固有缺陷，特别是允许同一桥臂上下两个开关管同时导通的直通状态，避免了死区时间的引入，从而降低了输出波形的畸变，提高了电压利用率。然而，开关升压逆变器也面临升压能力不足和启动时冲击电流的问题。学者们为了解决这些问题进行了不同的改进。首先是在使用开关升压逆变器来解决启动冲击电流大的问题。其次是在开关升压逆变器的阻抗结构中嵌入开关电感单元和其他升压单元，以提高逆变器的电压增益，在低的直通占空比的条件下实现更高的输出电压增益。
4、minh-khai nguyen在期刊power electronics iet上发表的论文class of highboost inverters based on switched-inductor structure中提出了一种开关电感升压逆变器，该逆变器的开关升压网络由开关电感单元和有源开关升压单元构成，其与传统的开关升压逆变器相比，仅通过添加三个
5、gilberto valentim silva在期刊ieee transactions on industrialelectronics上发表的论文switched-capacitor differential boost inverter:design,modeling,and control中提出了一种单级双向开关升压逆变器，该逆变器的开关升压网络由差分升压单元和开关电容单元构成，其引入了更多的开关管来降低元件的电压和电流应力和电压增益非线性，但是这些过多的开关管和升压电感元件导致了控制逆变器复杂度高，且电压增益输出无法满足低电压输入新能源发电直接并网的需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种有源开关电容电压型逆变器，以提高逆变器的输出电压增益可靠性，降低控制难度。
2、实现上述目的技术关键是在通过增设增强型有源开关电容升压单元，以提高电压增益。整个有源开关电容电压型逆变器，包括直流电压源、开关电感升压单元、单相逆变桥单元、lc滤波器和负载，直流电压源与开关电感升压单元，单相逆变桥单元，与lc滤波器、负载依次连接，其特征在于：开关电感升压单元与单相逆变桥单元之间连接有增强型有源开关电容升压单元，其与开关电感升压单元构成有源开关升压网络，以提高电压增益。
3、进一步，所述增强型有源开关电容升压单元，包括四个二极管d4、d5、d6、d7，三个电容c1、c2、c3，两个电感l3、l4，开关管q；
4、该第五二极管d5的阳极和阴极分别与第四二极管d4的阳极和第一电容c1的一端连接，第一电容c1的另一端与第七二极管d7的阳极连接；
5、该第七二极管d7的阴极与第三电容c3的一端、第四电感l4的一端连接，第四电感l4的另一端与单相逆变桥单元的正输入端连接，第三电容c3的另一端与第六二极管d6的阳极连接；
6、该第六二极管d6的阴极与开关管q的源极连接，开关管q的漏极与第三电感l3的一端连接，第三电感l3的另一端与第七二极管d7的阳极连接；
7、该第二电容c2的两端分别与第四二极管d4的阴极和第六二极管d6的阳极连接。
8、进一步，所述开关电感升压单元包括两个电感l1、l2和三个二极管d1、d2、d3；
9、该第一电感l1的两端分别与第二二极管d2的阳极和两个二极管d1、d3的阳极连接，第三二极管d3的阴极与第二电感l2的一端连接，第二电感l2的另一端与第一二极管d1的阴极、第二二极管d2的阴极连接；
10、该第二二极管d2的阳极与直流电压源的输入端连接。
11、进一步，所述单相逆变桥单元，包括四个开关管s1、s2、s3和s4，该第一开关管s1的漏端与增强型有源开关电容升压单元中的第二极管d5的阴极、第二开关管s2的漏端连接，该第二开关管s2的源端与第四开关管s4的漏端连接，该第四开关管s4的源端与第三开关管s3的源端连接，该第三开关管s3的漏端与第一开关管s1的源端连接；该四个开关管的栅极与外部控制器连接，通过控制器控制开关管的导通和截止，使逆变桥产生两种交替进行的直通状态和逆变状态。
12、进一步，所述lc滤波器包括第五滤波电感l5和第四滤波电容c4，该滤波电感l5的一端与单相逆变桥单元的输出正极连接，另一端与滤波电容c4的一端连接，该滤波电容c4的另一端与单相逆变桥单元的输出负极连接，且与负载电阻r并联。
13、本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：
14、1)本专利技术由于引入增强型有源开关电容升压单元与开关电感升压单元构成的有源开关升压网络，可提高电压增益，展宽输入电压范围，适用于更多发电场景；
15、2)本专利技术由于在有源开关升压网络的输入端连接第一电感l1、第二电感l2，可抑制浪涌电流的产生，提高器件可靠性；
16、3)本专利技术由于构建了有源开关升压网络，可避免逆变桥在上下管直通时的短路现象，因而无需添加死区时间，可降低控制难度，降低输出谐波含量，提高输出电能质量，更适用于光伏发电和燃料电池发电等新能源发电
【技术保护点】
1.一种有源开关电容电压型逆变器，包括直流电压源、开关电感升压单元、单相逆变桥单元、LC滤波器和负载，直流电压源与开关电感升压单元连接，单相逆变桥单元与LC滤波器、负载依次连接，其特征在于：开关电感升压单元与单相逆变桥单元之间连接有增强型有源开关电容升压单元，其与开关电感升压单元构成有源开关升压网络，以提高电压增益。
2.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于：所述增强型有源开关电容升压单元，包括四个二极管D4、D5、D6、D7，三个电容C1、C2、C3，两个电感L3、L4，开关管Q；
3.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于：所述开关电感升压单元包括两个电感L1、L2和三个二极管D1、D2、D3；
4.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于：所述单相逆变桥单元，包括四个开关管S1、S2、S3和S4，该第一开关管S1的漏端与增强型有源开关电容升压单元中的第五二极管D5的阴极、第二开关管S2的漏端连接，该第二开关管S2的源端与第四开关管S4的漏端连接，该第四开关管S4的源端与第三开关管S3的源端连接，该第三开关管S3的漏端与第一开关管S1的源端
5.根据权利要求1-4中的任意一项所述逆变器，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于：所述LC滤波器包括第五滤波电感L5和滤波电容第四电容C4，该滤波电感L5的一端与单相逆变桥单元的输出正极连接，另一端与滤波电容C4的一端连接，该滤波电容C4的另一端与单相逆变桥单元的输出负极连接，且与负载电阻R并联。
...【技术特征摘要】
1.一种有源开关电容电压型逆变器，包括直流电压源、开关电感升压单元、单相逆变桥单元、lc滤波器和负载，直流电压源与开关电感升压单元连接，单相逆变桥单元与lc滤波器、负载依次连接，其特征在于：开关电感升压单元与单相逆变桥单元之间连接有增强型有源开关电容升压单元，其与开关电感升压单元构成有源开关升压网络，以提高电压增益。
2.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于：所述增强型有源开关电容升压单元，包括四个二极管d4、d5、d6、d7，三个电容c1、c2、c3，两个电感l3、l4，开关管q；
3.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于：所述开关电感升压单元包括两个电感l1、l2和三个二极管d1、d2、d3；
4.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于：所述单相逆变桥单元，包括四个开关管s1、s...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛维，杨翠，葛崇志，杜鸣，王新怀，马佩军，张进成，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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