專利名稱：雙輸出雙降壓式半橋逆變器及控制、調(diào)制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種雙輸出雙降壓式半橋逆變器及控制、調(diào)制方法屬電力電子變換器。
背景技術：
雙輸出逆變器傳統(tǒng)方法有以下兩種1、半橋型雙輸出逆變器這種雙輸出逆變器由兩路半橋逆變器輸入側(cè)并聯(lián)輸出側(cè)串聯(lián)組合而成，它的主要缺陷在于存在橋臂直通問題，可靠性低；利用功率開關管的體二極管續(xù)流，體二極管性能較差，反向恢復造成了較大的損耗，限制了開關頻率的提高，從而體積重量難以降低；只有串聯(lián)輸出，沒有并聯(lián)輸出，系統(tǒng)資源沒有得到充分利用。
2、全橋型雙輸出逆變器這種雙輸出逆變器由兩路全橋逆變器共用其中一個橋臂，輸入側(cè)并聯(lián)輸出側(cè)串聯(lián)組合而成，它的主要缺陷和半橋型雙輸出逆變器基本相同，并且功率開關管數(shù)量多，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于在研究上述現(xiàn)有技術存在缺陷的基礎上，研制一種既可并聯(lián)也可串聯(lián)輸出的雙輸出逆變器，實現(xiàn)逆變器高可靠性、高頻率、高效率運行，從而使該逆變器滿足不同國家或地區(qū)用電設備的要求，成為一種國內(nèi)外通用產(chǎn)品。
實現(xiàn)上述目的的雙輸出雙降壓式半橋逆變器基本單元為雙降壓式半橋逆變器(以下簡稱雙BUCK逆變器)。雙BUCK逆變器具有高可靠性、可高頻率、高效率運行的優(yōu)點，是實現(xiàn)雙輸出逆變器的一個較優(yōu)選擇。具體組成包括主電路和開關邏輯電路兩部分，主電路由兩路雙BUCK逆變器輸入側(cè)并聯(lián)，輸出側(cè)串聯(lián)或并聯(lián)，輸入端連于帶中點直流輸入電源所組成。開關邏輯電路由PWM調(diào)制器輸出兩路驅(qū)動信號通過驅(qū)動電路直接驅(qū)動第一路雙BUCK逆變器兩個功率開關管，同時通過兩個模擬開關送到第二路雙BUCK逆變器兩個功率開關管的驅(qū)動電路，模擬開關的輸出由選通信號控制選通信號為并聯(lián)信號時，第二路雙BUCK逆變器兩路驅(qū)動信號與第一路雙BUCK逆變器兩路驅(qū)動信號一致；選通信號為串聯(lián)信號時，第二路雙BUCK逆變器兩路驅(qū)動信號與第一路雙BUCK逆變器兩路驅(qū)動信號相反，從而根據(jù)選通信號實現(xiàn)逆變器輸出側(cè)并聯(lián)或是串聯(lián)。
為擴充逆變器容量，增大逆變器功率等級，還可組成多并聯(lián)雙串聯(lián)雙輸出雙降壓式半橋逆變器，即由兩組雙降壓式半橋逆變器組成，每組由多路(兩路或兩路以上)雙降壓式半橋逆變器輸入側(cè)并聯(lián)、輸出側(cè)并聯(lián)，兩組雙降壓式逆變器輸入側(cè)并聯(lián)，輸出側(cè)并聯(lián)或串聯(lián)，輸入端連于帶中點的直流輸入電源。
本發(fā)明的雙輸出雙降壓式半橋逆變器通過開關邏輯電路的控制實現(xiàn)逆變器輸出側(cè)并聯(lián)或串聯(lián)輸出的目的。
本發(fā)明的雙輸出雙降壓式半橋逆變器采用同步開關型半周期SPWM調(diào)制方法或交錯開關型半周期SPWM調(diào)制方法或是采用滯環(huán)電流型調(diào)制方法來實現(xiàn)逆變器半周期運行模式，消除傳統(tǒng)SPWM調(diào)制方法下電路中存在的環(huán)流能量，達到提高逆變器效率的目的。
本發(fā)明的雙輸出雙降壓式半橋逆變器有下述優(yōu)點1)既可并聯(lián)輸出也可串聯(lián)輸出，從而滿足不同國家或地區(qū)用電設備的需要，成為一種通用的產(chǎn)品；2)本逆變器由于不存在半橋型或全橋型雙輸出逆變器橋臂直通問題，提高了可靠性；由于逆變器不通過功率開關管的體二極管而是通過同一橋臂上串聯(lián)的功率二極管續(xù)流，功率開關管和功率二極管可分別優(yōu)化，有利于提高開關頻率，從而減小體積重量；還由于本逆變器工作在半周期運行模式，電路中不存在環(huán)流能量，提高了逆變器的效率；總之，本逆變器可靠性高，可高頻率高效率運行，體積重量??；3)可構(gòu)成多并聯(lián)、雙串聯(lián)雙輸出逆變器，從而方便容量擴充；4)可應用成熟的逆變器控制技術，控制簡單。


圖l雙輸出雙BUCK逆變器原理圖電路，其中圖(a)為主電路原理圖，圖(b)為開關邏輯電路原理框圖。
圖2多并聯(lián)雙串聯(lián)雙輸出雙BUCK逆變器原理電路圖，其中圖(c)為主電路原理圖，圖(d)為開關邏輯電路原理框3并聯(lián)輸出半周期運行模式，其中圖(e)為并聯(lián)輸出等效電路，圖(f)為電感電流與輸出電流波形圖。
圖4串聯(lián)輸出半周期運行模式，其中圖(g)為串聯(lián)輸出等效電路，圖(h)為電感電流與輸出電流波形圖。
圖5同步開關型半周期SPWM調(diào)制方法原理框圖。
圖6同步開關型半周期SPWM調(diào)制方法關鍵電路波形圖，其中圖(i)、(j)分別為載波與調(diào)制波，圖(k)為并聯(lián)輸出關鍵電路波形圖，圖(l)為串聯(lián)輸出關鍵電路波形圖。
圖7交錯開關型半周期SPWM調(diào)制方法原理框圖。
圖8交錯開關型半周期SPWM調(diào)制方法關鍵電路波形，其中圖(m)、(n)分別為載波與調(diào)制波，圖(o)為并聯(lián)輸出關鍵電路波形圖，圖(p)為串聯(lián)輸出關鍵電路波形圖。
圖9滯環(huán)電流型調(diào)制方法示意圖，其中圖(q)為控制框圖，圖(r)為關鍵電路波形圖。
圖10不同頻率雙輸出雙BUCK逆變器實施方法框圖。
上述圖中的符號名稱S1、S2、...S2n——功率開關管，Ds1、Ds、...Ds2n——對應功率開關管的體二積管，D1、D2、...D2n——功率二極管，Ud1、Ud2——直流電源，C1、C2——電容，L1、L2、...L2n—電感具體實施方式
本發(fā)明的雙輸出雙BUCK逆變器的主電路是由兩路雙BUCK逆變器組合而成，兩路雙BUCK逆變器輸入側(cè)并聯(lián)，輸出側(cè)可并聯(lián)、也可串聯(lián)，如圖1(a)所示。兩路雙BUCK逆變器獨立工作，互不干擾。逆變器引出三個輸出端Ua、U0、Ub。并聯(lián)工作時，Ua、Ub短接后與U0一起輸出；串聯(lián)工作時，Ua、Ub輸出。不論并聯(lián)或串聯(lián)工作，兩路雙BUCK逆變器均輸出一半總輸出功率。四只功率開關管的開關邏輯電路如圖1(b)所示。輸出側(cè)需要并聯(lián)時，模擬開關H1與模擬開關K1的選通信號送入并聯(lián)信號，讓模擬開關H1選通驅(qū)動信號1，模擬開關K1選通驅(qū)動信號2，這時兩路雙BUCK逆變器對地輸出電壓Ua、Ub是同相位同幅值的，因此可實現(xiàn)輸出側(cè)直接并聯(lián)。輸出側(cè)需要串聯(lián)時，模擬開關H1與模擬開關K1的選通信號送入串聯(lián)信號，讓模擬開關H1選通驅(qū)動信號2，模擬開關K1選通驅(qū)動信號1，兩路雙BUCK逆變器對地輸出電壓Ua、Ub同幅值、相位差為180°，串聯(lián)后輸出幅值為單路輸出幅值的兩倍。模擬開關H1與模擬開關K1的功能既可硬件實現(xiàn)也可軟件實現(xiàn)，視控制電路由模擬電路實現(xiàn)還是由數(shù)字電路實現(xiàn)而定。
本發(fā)明的多并聯(lián)雙串聯(lián)雙輸出雙降壓式半橋逆變器的主電路如圖2(c)所示，它是由兩組雙降壓式半橋逆變器輸入側(cè)并聯(lián)、輸出側(cè)并聯(lián)或串聯(lián)、輸入端連于帶中點的直流輸入電源，每組由兩路或兩路以上的雙降壓式半橋逆變器輸入側(cè)并聯(lián)、輸出側(cè)并聯(lián)所組成。多并聯(lián)雙串聯(lián)雙輸出雙降壓式半橋逆變器的開關邏輯電路及邏輯控制方法如圖2(d)所示，其原理與圖1所示的基本雙輸出雙降壓式半橋逆變器相同，這里不再贅述。多并聯(lián)雙串聯(lián)雙輸出雙降壓式半橋逆變器適用于大功率輸出場合。圖2中n≥2。
下面以圖1所示的雙輸出雙BUCK逆變器為例，主要就實現(xiàn)雙輸出雙BUCK逆變器輸出側(cè)并聯(lián)、串聯(lián)的具體實施方法作詳細介紹。分析前假定功率開關管與功率二極管均為理想器件，不考慮濾波電感與濾波電容的寄生參數(shù)，并且有L1＝L2＝L3＝L4＝L，C1＝C2＝C。
1、工作模式半周期運行模式傳統(tǒng)SPWM調(diào)制方法的雙BUCK逆變器電路中存在很大的環(huán)流能量，是其效率不能提高的主要原因。本發(fā)明的雙輸出雙BUCK逆變器將采用半周期運行模式，能有效抑制環(huán)流，從而提高系統(tǒng)的效率。下面分別就并聯(lián)輸出與串聯(lián)輸出對半周期運行模式作較為詳細的說明。
并聯(lián)輸出并聯(lián)輸出時，等效電路如圖3(e)所示。選擇合適的調(diào)制方式，可使兩路逆變器兩個橋臂在半個周期內(nèi)交替工作，如圖3(f)所示。在輸出電流正半周期，只有功率開關管S1與功率二極管D1構(gòu)成的橋臂及功率開關管S3與功率二極管D3構(gòu)成的橋臂工作，這時流過電感L1與L3的電流iL1、iL3與輸出電流i0之間有如下關系iL1=iL3=12i0.]]>在輸出電流負半周期，只有功率開關管S2與功率二極管D2構(gòu)成的橋臂及功率開關管S4與功率二極管D4構(gòu)成的橋臂工作，這時流過電感L2與L4的電流iL2、iL4與輸出電流i0之間有如下關系iL2=iL4=12i0.]]>由于四個橋臂在半個周期內(nèi)交替工作，電路中不存在環(huán)流能量，消除了由于環(huán)流能量造成的損耗。
串聯(lián)輸出串聯(lián)輸出時，等效電路如圖4(g)所示。選擇合適的調(diào)制方式，可使兩路逆變器兩個橋臂在半個周期內(nèi)交替工作，如圖4(h)所示。在輸出電流正半周期，只有功率開關管S1與功率二極管D1構(gòu)成的橋臂及功率開關管S4與功率二極管D4構(gòu)成的橋臂工作，這時流過電感L1與L4的電流iL1、iL4與輸出電流i0之間有如下關系iL1＝-iL4＝i0。在輸出電流負半周期，只有功率開關管S2與功率二極管D2構(gòu)成的橋臂及功率開關管S3與功率開關管D3構(gòu)成的橋臂工作，這時流過電感L2與L3的電流iL2、iL3與輸出電流i0之間有如下關系iL2＝-iL4＝i0。由于四個橋臂在半個周期內(nèi)交替工作，電路中不存在環(huán)流能量，消除了由于環(huán)流能量造成的損耗。
2、半周期運行模式的實現(xiàn)A、半周期SPWM調(diào)制方法載波交截SPWM是一種廣泛應用的線性控制方法，其開關頻率恒定，諧波頻譜固定，可有效消除低次諧波。但傳統(tǒng)SPWM調(diào)制方法應用于雙BUCK逆變器時，電路中存在很大的環(huán)流能量，使逆變器的效率很難提高。這里給出兩種半周期SPWM調(diào)制方法，這兩種調(diào)制方法均實現(xiàn)了雙輸出雙BUCK逆變器半周期運行模式，從而消除環(huán)流能量帶來的損耗。
同步開關型半周期SPWM調(diào)制方法控制原理框圖如圖5所示，模擬開關的開關邏輯如圖1(b)所示。有兩路峰峰值相等的三角載波Ut1、Ut2，大于零的稱為正三角載波，小于零的稱為負三角載波。根據(jù)兩路三角載波相位不同，又有兩種方法，如圖6(i)、(j)所示，圖6(i)所示的兩路三角載波相位差為零，圖6(j)所示兩路三角載波相位差為180°，兩種方法控制原理相同。當調(diào)制信號Ue為正時，只與正三角載波交截，產(chǎn)生驅(qū)動信號1。驅(qū)動信號1分為兩路，一路驅(qū)動功率開關管S1，另一路則通過模擬開關，并聯(lián)輸出時驅(qū)動功率開關管S3，串聯(lián)輸出時驅(qū)動功率開關管S4；當調(diào)制信號Ue為負時，只與負三角載波交截，產(chǎn)生驅(qū)動信號2。驅(qū)動信號2也分為兩路，一路驅(qū)動功率開關管S2，另一路則通過模擬開關，并聯(lián)輸出時驅(qū)動功率開關管S4，串聯(lián)輸出時驅(qū)動功率開關管S3。這樣無論串聯(lián)輸出或是并聯(lián)輸出，均實現(xiàn)了半周期運行模式。以輸出電流正半周為例，給出并聯(lián)輸出與串聯(lián)輸出時電路關鍵波形如圖6(k)、(l)所示。由圖可見，并聯(lián)輸出時，功率開關管S1與S3同步開關，輸出電流i0紋波是電感電流iL1紋波的兩倍，輸出電壓諧波含量大。串聯(lián)輸出時，功率開關管S1與S4同步開關，輸出電流i0紋波等于電感電流iL1紋波，輸出電壓紋波是單路輸出電壓紋波的兩倍，輸出電壓總諧波含量大。
同步開關型半周期SPWM調(diào)制方法，是將逆變器的輸出電壓信號引入到電壓反饋電路，電壓反饋電路的輸出信號經(jīng)電壓調(diào)節(jié)器與輸入此電壓調(diào)節(jié)器的正弦基準電壓信號比較后，其誤差輸出信號作為電流給定信號送入電流調(diào)節(jié)器，將逆變器的輸出電流信號經(jīng)電流反饋電路后通過電流調(diào)節(jié)器與電流給定信號相比較產(chǎn)生調(diào)制信號Ue分別送入到兩個比較器X1與X2，當調(diào)制信號Ue為正時，只與正三角載波交截，由比較器X1產(chǎn)生驅(qū)動信號1，驅(qū)動信號1分為兩路，一路直接經(jīng)驅(qū)動電路驅(qū)動功率開關管S1，另一路分別經(jīng)模擬開關H1與K1，逆變器并聯(lián)輸出時，通過模擬開關H1驅(qū)動功率開關管S3，逆變器串聯(lián)輸出時，通過模擬開關K1驅(qū)動功率開關管S4；當調(diào)制信號Ue為負時，只與負三角載波交截，由比較器X2產(chǎn)生驅(qū)動信號2，驅(qū)動信號2也分為兩路，一路直接經(jīng)驅(qū)動電路驅(qū)動功率開關管S2，另一路分別經(jīng)模擬開關H1與K1，逆變器并聯(lián)輸出時，通過模擬開關K1驅(qū)動功率開關管S4，逆變器串聯(lián)輸出時，通過模擬開關H1驅(qū)動功率開關管S3，實現(xiàn)了逆變器并聯(lián)或串聯(lián)輸出的半周期運行模式。
交錯開關型半周期SPWM調(diào)制方法控制原理框圖如圖7所示。根據(jù)四路三角載波相對位置不同，也有兩種方法，如圖8(m)、(n)所示，兩路正三角載波相位差180°，兩路負三角載波相位差也為180°。當調(diào)制信號Ue為正時，分別與兩路正三角載波交截，產(chǎn)生驅(qū)動信號1與驅(qū)動信號3。驅(qū)動信號1經(jīng)驅(qū)動電路直接驅(qū)動功率開關管S1，驅(qū)動信號3則通過模擬開關，并聯(lián)輸出時驅(qū)動功率開關管S3，串聯(lián)輸出時則驅(qū)動功率開關管S4。當調(diào)制信號Ue為負時分別與兩路負三角載波交截，產(chǎn)生驅(qū)動信號2與驅(qū)動信號4。同樣，驅(qū)動信號2經(jīng)驅(qū)動電路直接驅(qū)動功率開關管S2，驅(qū)動信號4則通過模擬開關，并聯(lián)輸出時驅(qū)動功率開率開關管S4，串聯(lián)輸出時則驅(qū)動功率開關管S3。這樣無論串聯(lián)輸出或是并聯(lián)輸出，均實現(xiàn)了半周期運行模式。以正半周為例，給出并聯(lián)輸出與串聯(lián)輸出時電路關鍵波形如圖8(o)、(p)所示。可見，并聯(lián)輸出時，功率開關管S1與S3交錯開關，相位差180°，輸出電流i0紋波頻率是電感電流iL1紋波頻率的一倍，而輸出電流i0紋波則是電感電流iL1紋波的一半，輸出電流諧波含量相比于同步開關型大大減小，同時，輸出電壓紋波量小，有利于減小輸出電壓總諧波含量。串聯(lián)輸出時，功率開關管S1與S4交錯開關，相位差180°，輸出電流i0紋波等于電感電流iL1紋波，輸出電壓(Ua-Ub)紋波頻率是單路輸出電壓的兩倍，而紋波大小則是單路輸出電壓紋波的一半，說明串聯(lián)輸出時輸出電壓諧波含量小，有利于減小輸出電壓總諧波含量。
交錯開關型半周期SPWM調(diào)制方法，是將逆變器的輸出電壓信號引入到電壓反饋電路，電壓反饋電路的輸出信號經(jīng)電壓調(diào)節(jié)器與輸入此電壓調(diào)節(jié)器的正弦基準電壓信號比較后，其誤差輸出信號作為電流給定信號送入電流調(diào)節(jié)器，將逆變器的輸出電流信號經(jīng)電流反饋電路后通過電流調(diào)節(jié)器與電流給定信號相比較產(chǎn)生調(diào)制信號Ue分別送入到四個比較器X1、X2、X3與X4，當調(diào)制信號Ue為正時，分別與兩路正三角載波交截，由比較器X1和比較器X3分別產(chǎn)生驅(qū)動信號1和驅(qū)動信號3，驅(qū)動信號1經(jīng)驅(qū)動電路直接驅(qū)動功率開關管S1，驅(qū)動信號3分別經(jīng)模擬開關H1與K1，逆變器并聯(lián)輸出時，通過模擬開關H1驅(qū)動功率開關管S3，逆變器串聯(lián)輸出時，通過模擬開關K1驅(qū)動功率開關管S4；當調(diào)制信號為負時，分別與兩路負三角載波交截，由比較器X2和比較器X4產(chǎn)生驅(qū)動信號2和驅(qū)動信號4，驅(qū)動信號2經(jīng)驅(qū)動電路直接驅(qū)動功率開關管S2，驅(qū)動信號4分別經(jīng)模擬開關H1與K1，逆變器并聯(lián)輸出時，通過模擬開關K1驅(qū)動功率開關管S4，逆變器串聯(lián)輸出時，通過模擬開關H1驅(qū)動功率開關管S3，實現(xiàn)了逆變器并聯(lián)或串聯(lián)輸出的半周期運行模式。
上述分析表明，交錯開關型半周期SPWM調(diào)制方法和同步開關型SPWM半周期調(diào)制方法相比，有利于減小并聯(lián)輸出或是串聯(lián)輸出時輸出電壓紋波，從而減小輸出電壓總諧波含量，或是減小輸出濾波器件。圖5所示的控制原理框圖稍加修改，也可實現(xiàn)交錯開關型半周期SPWM調(diào)制方法圖中輸出A與輸出B分別通過一延時電路，相位延時180°后再送入驅(qū)動電路。控制原理與圖7所示相同，只是實現(xiàn)方法不同，這里不再詳細說明。上述兩種半周期SPWM調(diào)制方法也完全適用于單路雙BUCK逆變器，實現(xiàn)單路雙BUCK逆變器的半周期運行模式，從而消除因傳統(tǒng)SPWM調(diào)制方法存在的環(huán)流能量，降低因環(huán)流能量造成的損耗，提高逆變器的效率。
B、滯環(huán)電流型調(diào)制方法滯環(huán)電流型調(diào)制方法是一種典型的非線性電流型PWM調(diào)制技術，動態(tài)響應速度快，電流跟蹤精度高，硬件電路實現(xiàn)簡單。雙輸出雙BUCK逆變器實現(xiàn)半周期運行模式的滯環(huán)電流型調(diào)制方法控制原理框圖如圖9(q)所示，模擬開關的開關邏輯如圖1(b)所示，電路關鍵波形如圖9(r)所示。其原理是反饋其中一路逆變器兩只電感電流信號UiL1、UiL2，分別在半個周期內(nèi)交替與電流給定信號Uie相比較，產(chǎn)生兩路驅(qū)動信號1、2，使電感電流iL1、iL2分別在正負環(huán)寬h內(nèi)跟蹤給定電流變化。并聯(lián)輸出時，iL1＝iL3，iL2＝iL4；串聯(lián)輸出時，iL1＝-iL4，iL2＝-iL3。因此電感電流iL3、iL4也在正負環(huán)寬內(nèi)跟蹤給定電流變化，這樣自然實現(xiàn)了雙輸出雙BUCK逆變器半周期運行模式，電路中沒有環(huán)流能量存在。
3、不同頻率雙輸出雙BUCK逆變器上述幾種雙輸出雙BUCK逆變器的實現(xiàn)方法，串聯(lián)輸出與并聯(lián)輸出時輸出電壓幅值相差一倍，而頻率相同。通常，不同國家或地區(qū)電網(wǎng)電壓大多為120V/60Hz或240V/50Hz，所以希望雙輸出雙BUCK逆變器能輸出不同頻率的正弦電壓。具體實施方法如圖10所示。即通過模擬開關，在并聯(lián)輸出時選通60Hz的基準作為基準電壓，而在串聯(lián)輸出時則選通50Hz的基準作為基準電壓，從而實現(xiàn)不同頻率雙輸出雙BUCK逆變器。顯然，改變電壓基準的選通信號與前述方法中的選通信號是一致的，不需另外設置選通信號。這里模擬開關的功能同樣可通過硬件或是軟件實現(xiàn)，視控制電路是模擬電路還是數(shù)字電路而定。
4、多并聯(lián)雙串聯(lián)雙輸出雙BUCK逆變器多并聯(lián)雙串聯(lián)雙輸出雙BUCK逆變器具體實施方法與雙輸出雙BUCK逆變器類似，這里不再詳細說明。
針對上述雙輸出雙BUCK逆變器具體實施方法，作如下小結(jié)(一)雙輸出雙BUCK逆變器運行模式半周期運行模式。
(二)雙輸出雙BUCK逆變器三種控制方法同步開關型半周期SPWM雙輸出雙BUCK逆變器；交錯開關型半周期SPWM雙輸出雙BUCK逆變器；滯環(huán)電流型雙輸出雙BUCK逆變器。
(三)不同頻率雙輸出雙BUCK逆變器實施方法通過模擬開關改變電壓基準的頻率實現(xiàn)。
(四)雙輸出雙BUCK逆變器的具體實施方法均可擴展應用于多并聯(lián)雙串聯(lián)雙輸出雙BUCK逆變器。
權利要求
1.一種雙輸出雙降壓式半橋逆變器包括主電路和開關邏輯電路，其特征在于，所述主電路由兩路雙降壓式半橋逆變器輸入側(cè)并聯(lián)、輸出側(cè)并聯(lián)或串聯(lián)，輸入端連于帶中點的直流輸入電源所組成；所述開關邏輯電路由PWM調(diào)制器產(chǎn)生的兩路驅(qū)動信號分別直接連于與第一路雙降壓式半橋逆變器兩個功率開關管(S1)與(S2)相連的驅(qū)動電路輸入端，從而驅(qū)動功率開關管(S1)與(S2)；同時PWM調(diào)制器產(chǎn)生的兩路驅(qū)動信號又各自分別經(jīng)模擬開關(H1)與(K1)連于各自的驅(qū)動電路輸入端，兩個驅(qū)動電路輸出端各自連于第二路雙降壓式半橋逆變器兩個功率開關管(S3)與(S4)，從而驅(qū)動功率開關管(S3)與(S4)。
2.一種多并聯(lián)雙串聯(lián)雙輸出雙降壓式半橋逆變器，其特征在于，有兩組雙降壓式半橋逆變器，每組由多路(兩路或兩路以上)雙降壓式半橋逆變器輸入側(cè)并聯(lián)、輸出側(cè)并聯(lián)而成；兩組雙降壓式半橋逆變器輸入側(cè)并聯(lián)，輸出側(cè)可并聯(lián)或串聯(lián)；輸入為帶中點的直流輸入電源，從而擴充逆變器容量，提升逆變器功率等級。
3.一種雙輸出雙降壓式半橋逆變器輸出側(cè)串、并聯(lián)的邏輯控制方法，其特征在于，當逆變器的輸出側(cè)需要并聯(lián)時，模擬開關(H1)與模擬開關(K1)的選通信號送入并聯(lián)信號，讓模擬開關(H1)選通驅(qū)動信號(1)，模擬開關(K1)選通驅(qū)動信號(2)，兩路雙降壓式逆變器對地的輸出電壓(Ua)、(Ub)是同相位同幅值的；當雙輸出雙降壓式半橋逆變器的輸出側(cè)需要串聯(lián)時，模擬開關(H1)與模擬開關(K1)的選通信號送入串聯(lián)信號，讓模擬開關(H1)選通驅(qū)動信號(2)，模擬開關(K1)選通驅(qū)動信號(1)，兩路雙降壓式逆變器對地的輸出電壓(Ua)、(Ub)同幅值、相位差為180°。
4.一種雙輸出雙降壓式半橋逆變器的工作模式，其特征在于，采用同步開關型半周期SPWM調(diào)制方法、交錯開關型SPWM半周期調(diào)制方法或滯環(huán)電流型調(diào)制方法實現(xiàn)雙輸出雙降壓式半橋逆變器的半周期運行模式當逆變器并聯(lián)輸出時，在輸出電流正半周期，只有動率開關管(S1)與功率二極管(D1)構(gòu)成的橋臂及功率開關管(S3)與功率二極管(D3)構(gòu)成的橋臂工作；在輸出電流負半周期，只有功率開半管(S2)與功率二極管(D2)構(gòu)成的橋臂及功率開關管(S4)與功率二極管(D4)構(gòu)成的橋臂工作，實現(xiàn)了逆變器半周期運行模式；當逆變器串聯(lián)輸出時，在輸出電流正半周期，只有功率開關管(S1)與功率二極管(D1)構(gòu)成的橋臂及功率開關管(S4)與功率二極管(D4)構(gòu)成的橋臂工作；在輸出電流負半周期，只有功率開半管(S2)與功率二極管(D2)構(gòu)成的橋臂及功率開關管(S3)與功率二極管(D3)構(gòu)成的橋臂工作，實現(xiàn)了逆變器半周期運行模式。
5.根據(jù)權利要求4所述的雙輸出雙降壓式半橋逆變器工作模式的調(diào)制方法，其特征在于，同步開關型半周期SPWM調(diào)制方法，是將逆變器的輸出電壓信號引入到電壓反饋電路，電壓反饋電路的輸出信號經(jīng)電壓調(diào)節(jié)器與輸入此電壓調(diào)節(jié)器的正弦基準電壓信號比較后，其誤差輸出信號作為電流給定信號送入電流調(diào)節(jié)器，將逆變器的輸出電流信號經(jīng)電流反饋電路后通過電流調(diào)節(jié)器與電流給定信號相比較產(chǎn)生調(diào)制信號(Ue)分別送入到兩個比較器(X1)與(X2)，當調(diào)制信號(Ue)為正時，只與正三角載波交截，由比較器(X1)產(chǎn)生驅(qū)動信號(1)，驅(qū)動信號(1)分為兩路，一路直接經(jīng)驅(qū)動電路驅(qū)動功率開關管(S1)，另一路分別經(jīng)模擬開關(H1)與(K1)，逆變器并聯(lián)輸出時，通過模擬開關(H1)驅(qū)動功率開關管(S3)，逆變器串聯(lián)輸出時，通過模擬開關(K1)驅(qū)動功率開關管(S4)；當調(diào)制信號(Ue)為負時，只與負三角載波交截，由比較器(X2)產(chǎn)生驅(qū)動信號(2)，驅(qū)動信號(2)也分為兩路，一路直接經(jīng)驅(qū)動電路驅(qū)動功率開關管(S2)，另一路分別經(jīng)模擬開關(H1)與(K1)，逆變器并聯(lián)輸出時，通過模擬開關(K1)驅(qū)動功率開關管(S4)，逆變器串聯(lián)輸出時，通過模擬開關(H1)驅(qū)動功率開關管(S3)，實現(xiàn)了逆變器并聯(lián)或串聯(lián)輸出的半周期運行模式。
6.根據(jù)權利要求4所述的雙輸出雙降壓式半橋逆變器工作模式的調(diào)制方法，其特征在于，交錯開關型半周期SPWM調(diào)制方法，是將逆變器的輸出電壓信號引入到電壓反饋電路，電壓反饋電路的輸出信號經(jīng)電壓調(diào)節(jié)器與輸入此電壓調(diào)節(jié)器的正弦基準電壓信號比較后，其誤差輸出信號作為電流給定信號送入電流調(diào)節(jié)器，將逆變器的輸出電流信號經(jīng)電流反饋電路后通過電流調(diào)節(jié)器與電流給定信號相比較產(chǎn)生調(diào)制信號(Ue)分別送入到四個比較器(X1)、(X2)、(X3)與(X4)，當調(diào)制信號(Ue)為正時，分別與兩路正三角載波交截，由比較器(X1)和比較器(X3)分別產(chǎn)生驅(qū)動信號(1)和驅(qū)動信號(3)，驅(qū)動信號(1)經(jīng)驅(qū)動電路直接驅(qū)動功率開關管(S1)，驅(qū)動信號(3)分別經(jīng)模擬開關(H1)與(K1)，逆變器并聯(lián)輸出時，通過模擬開關(H1)驅(qū)動功率開關管(S3)，逆變器串聯(lián)輸出時，通過模擬開關(K1)驅(qū)動功率開關管(S4)；當調(diào)制信號為負時，分別與兩路負三角載波交截，由比較器(X2)和比較器(X4)產(chǎn)生驅(qū)動信號(2)和驅(qū)動信號(4)，驅(qū)動信號(2)經(jīng)驅(qū)動電路直接驅(qū)動功率開關管(S2)，驅(qū)動信號(4)分別經(jīng)模擬開關(H1)與(K1)，逆變器并聯(lián)輸出時，通過模擬開關(K1)驅(qū)動功率開關管(S4)，逆變器串聯(lián)輸出時，通過模擬開關(H1)驅(qū)動功率開關管(S3)，實現(xiàn)了逆變器并聯(lián)或串聯(lián)輸出的半周期運行模式。
全文摘要
一種涉及雙輸出雙降壓式半橋逆變器，由兩路雙降壓式半橋逆變器輸入側(cè)并聯(lián)、輸出側(cè)既可并聯(lián)或串聯(lián)所組成，能滿足不同國家或地區(qū)用電設備需求。為消除環(huán)流能量造成的損耗，逆變器工作在半周期運行模式，采用同步開關型半周期SPWM調(diào)制方法、或交錯開關型半周期SPWM調(diào)制方法、或滯環(huán)電流型調(diào)制方法實現(xiàn)。通過選擇不同頻率的基準電壓，可實現(xiàn)不同頻率雙輸出雙降壓式半橋逆變器。為提升逆變器的功率等級，可構(gòu)成多并聯(lián)雙串聯(lián)雙輸出雙降壓式半橋逆變器。本逆變器不存在半橋型或全橋型雙輸出逆變器橋臂直通問題，可靠性高；逆變器是通過同一橋臂上串聯(lián)的功率二極管續(xù)流，有利于提高開關頻率；還由于逆變器工作在半周期運行模式，電路中不存在環(huán)流能量，有利于提高效率。
文檔編號H02M7/5387GK1595782SQ20041004113
公開日2005年3月16日 申請日期2004年7月1日 優(yōu)先權日2004年7月1日
發(fā)明者朱成花, 嚴仰光, 王慧貞, 龔春英 申請人:南京航空航天大學