单级单相大升压比级联电压型准阻抗源变换器

摘要

一种单级单相大升压比级联电压型准阻抗源变换器电路结构，是由输入直流电源或单相交流电源、大升压比阻抗网络、高频组合调制开关、滤波器、单相交流负载或直流负载依序级联构成；所述的大升压比阻抗网络是由储能电感和依序级联的n个相同的SLCC型二端口阻抗网络单元串联构成，其中n为大于1的自然数；每个SLCC型二端口阻抗网络单元，是由一个功率二极管或一个四象限功率开关、一个储能电感、两个储能电容构成；所述的高频组合调制开关是由两象限功率开关或四象限功率开关构成。这种变换器能将不稳定的宽变化范围低压直流电或单相交流电单级高效变换成稳定、优质的单相正弦交流电或直流电，适用于中小容量电能变换场合。

主权项

一种单级单相大升压比级联电压型准阻抗源变换器，其特征在于：这种变换器电路结构是由输入直流电源、大升压比阻抗网络、单相高频组合调制开关、单相滤波器和单相交流负载依序级联构成；所述的大升压比阻抗网络是由储能电感L₀和依序级联的n个相同的SLCC型二端口阻抗网络单元串联构成，其中n为大于1的自然数；每个SLCC型二端口阻抗网络单元，是由一个功率二极管S_j、一个储能电感L_j、两个储能电容C_j和C_j′构成，功率二极管S_j的阴极与储能电感L_j的一端、储能电容C_j的正极性端相连接，储能电感L_j的另一端、功率二极管S_j的阳极分别与储能电容C_j′的正、负极性端相连接，储能电容C_j的负极性端与输入直流电源的负极性端连接成公共端，功率二极管S_j与储能电容C_j′的连接端和储能电容C_j的公共端构成了第j个SLCC型二端口阻抗网络单元的输入端口，储能电感L_j与储能电容C_j′的连接端和储能电容C_j的公共端构成了第j个SLCC型二端口阻抗网络单元的输出端口，功率二极管S_j与储能电容C₁′的连接端和输入直流电源正极性端之间串联有储能电感L₀，其中j为不大于n的自然数；所述的单相高频组合调制开关是由四个承受单向电压应力和双向电流应力的两象限功率开关构成；通过调节SLCC型二端口阻抗网络单元的阶数n和变换器储能电感的充磁占空比D₀=T₀/T_S来实现变换器升压比的调节，其中T_S为高频开关周期，T₀为单相高频组合调制开关在一个T_S内的桥臂直通时间；所述的单级单相大升压比级联电压型准阻抗源变换器的每个储能电感在一个高频开关周期T_S内充磁和祛磁各一次，充磁期间对应桥臂直通期间D₀T_S，而祛磁期间对应桥臂非直通期间(1‑D₀)T_S所包括的对交流侧输出能量、桥臂直通期间外的两个零矢量期间，包括桥臂直通期间D₀T_S充磁和桥臂非直通期间(1‑D₀)T_S且下桥臂导通、输出电压负半周、输出电压正半周和上桥臂导通时祛磁五种工作模态，所述的单级单相大升压比级联电压型准阻抗源变换器的电压传输比为，其中M为单相高频组合调制开关的调制系数，在不同的n、M和D₀值时电压传输比存在小于、等于和大于1三种情形，当M＞1‑（n+1）D₀时，例如取n=2且M＞1‑3D₀，电压传输比大于1，能通过增大n值来提高变换器的升压比；所述的单级单相大升压比级联电压型准阻抗源变换器采用具有大升压比阻抗网络储能电容电压前馈控制的输出电压或并网电流瞬时值反馈单极性SPWM控制策略，输出电压或并网电流瞬时值反馈单极性SPWM控制策略用来调节调制系数M，而大升压比阻抗网络储能电容电压U_Cn前馈控制策略用来调节直通占空比D₀。