[实用新型]一种无环流磁集成三桥臂双Buck逆变器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子变换器技术领域，尤其涉及一种无环流磁集成三桥臂双Buck逆变器，适用直流-交流变换场合。

背景技术

现代电力电子技术快速发展，逆变器在新能源发电、不间断电源、航空电源等诸多领域均得到广泛应用，其正朝着高可靠性、高功率密度以及高效率方向发展。传统的桥式逆变器由于一个桥臂具有上下两个开关管，存在桥臂直通问题，可能造成逆变器短路，极大影响了其可靠工作。通常的方法是设置死区来解决此问题，但死区的设置会增加输出电压谐波，影响输出电能质量，而且续流阶段电流流经开关管的体二极管，存在极大的反向恢复损耗。传统的双Buck半桥拓扑一个桥臂由开关管和二极管组成，不存在桥臂直通问题，解决了续流体二极管反向恢复问题，提高了系统的可靠性。然而传统的双Buck半桥逆变器存在输入电压利用率低、开关管电压应力高的问题，且输出存在两个滤波电感，体积重量大，利用率低。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对以上不足之处，提供了一种无环流磁集成三桥臂双Buck逆变器，提高了功率密度，不存在环流影响，能够可靠运行。

本实用新型解决技术问题所采用的方案是：一种无环流磁集成三桥臂双Buck逆变器，包括直流电压Ud，开关管Q1、开关管Q2、开关管S1和开关管S2，二极管D0、二极管D1、二极管D2、二极管Ds1和二极管Ds2，电容C，负载R，以及磁耦合电感L1和磁耦合电感L2；直流电压Ud的一端与二极管D0的阳极连接，直流电压Ud的另一端与开关管Q2的源极、二极管D1的阳极以及二极管Ds2的阴极连接，二极管D0的阴极与开关管Q1的漏极、二极管Ds1的阳极以及二极管D2的阴极连接，开关管Q1的源极与开关管Q2的漏极连接并接地，二极管Ds1的阴极与开关管S1的漏极连接，开关管S1的源极与二极管D1的阴极、耦合电感L1的一端连接于节点A，耦合电感L1的另一端与耦合电感L2的一端、电容C的一端、负载R的一端连接，电容C的另一端与负载R的另一端连接并接地，耦合电感L2的另一端与二极管D2的阳极、开关管S2的漏极连接于节点B，开关管S2的源极与二极管Ds2的阳极连接。

进一步的，所述开关管Q1、开关管Q2、开关管S1和开关管S2的栅极连接一控制终端。

进一步的，所述控制终端包括一用于比较负载R的输出电压Uo与参考电压Uref的电压误差比较器、电压外环PI调节器、用于比较电压外环PI调节器的输出信号与电感电流iL的电流误差比较器、电流内环PI调节器、比较器CMP和三角载波发生器；所述电压误差比较器的输出端与电压外环PI调节器的输入端连接，所述电压外环PI调节器的输出端与电流误差比较器的其中一个输入端连接，所述电流误差比较器的输出端与电流内环PI调节器输入端连接，电流内环PI调节器的输出端与比较器CMP的其中一输入端连接，比较器CMP的另一输入端与三角载波发生器的输出端连接；所述控制终端还包括一用于控制开关管S1、S2的第一控制单元和用于控制开关管Q1、Q2的第二控制单元，所述开关管Q1、开关管Q2的栅极与第二控制单元电连；所述开关管S1和开关管S2的栅极与所述第一控制单元电连，并且所述比较器CMP的输出端与所述第一控制单元电连。

进一步的，所述第一控制单元和第二控制单元还与提供参考电压Uref的正弦波发生器连接。

进一步的，所述开关管Q1和开关管Q2为工频开关管。

进一步的，所述耦合电感L1和耦合电感L2的异名端相耦合，并且耦合电感L1和耦合电感L2绕于同一磁芯上。

与现有技术相比，本实用新型有以下有益效果：本实用新型在传统双Buck半桥逆变器拓扑的基础上增加了一个开关管桥臂，由两个工频工作的开关管Q1、Q2构成，降低了开关管电压应力，提高了输入电压利用率，消除了输入均压电容，使得体积得以减小。同时将耦合电感L1和耦合电感L2异名端耦合，减小了磁性元件的体积，并加入了三个二极管D0、Ds1和Ds2使得环流得以抑制。相较于传统双Buck半桥拓扑，本实用新型具有高功率密度、低开关管电压应力、高输入电压利用率的特点。

附图说明

下面结合附图对本实用新型专利进一步说明。

图1 传统双Bcuk半桥逆变器电路拓扑。

图2 本实用新型实施例的新无环流磁集成三桥臂双Buck逆变器。

图3 为图2的第一工作模态示意图。

图4 为图2的第二工作模态示意图。

图5 为图2的第三工作模态示意图。

图6 为图2的第四工作模态示意图。