[发明专利]一种光耦隔离单级可升降压车载电源逆变器的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光耦隔离单级可升降压车载电源逆变器的控制方法，属于直流/交流(DC/AC)电能转换装置。

背景技术

逆变器广泛应用于电机驱动，不间断供电电源，感应加热，静态无功发生器和补偿器以及有源滤波等场合。传统的逆变器电路拓扑包括电压源逆变器和电流源逆变器两类。

电压源逆变器的输出交流电压低于直流母线电压，因此电压源逆变器本质上是一个降压型逆变器，为了实现升压变换的功能，需要额外增加一级升压变换电路，导致变换器整体结构复杂。

电流源逆变器本质上是一个升压型逆变器，为了实现降压变换的功能，需要额外增加一级降压变换电路，导致变换器整体结构复杂；电流源逆变器只能实现单向功率传输，能量不能双向流动。

为了解决电压源逆变器和电流源逆变器存在的上述问题，学者提出了Z源逆变器的概念，通过引入一个Z源网络将逆变器主电路与电源耦合起来。与电压源和电流源逆变器相比，Z源逆变器能够提供升降压变换的功能，但同样不能实现能量的双向传输，同时引入了额外的由电感，电容组成的无源元件，增加了系统的体积，重量和实现成本，同时控制复杂。国内外又在此基础上陆续提出了一些改型的Z源逆变器电路，其本质都是通过引入无源元件来实现升压，都存在上述问题。

车载电源有类型，1.逆变器，是一种能够将DC12V直流电转换为和市电相同的AC220V交流电，供一般电器使用，是一种方便的电源转换器，由于常用于汽车而得名。2.DC/DC直流变换器电源,通常是把汽车电池的12VDC或24VDC转变为48VDC等直流电给汽车上的电器设备用。

车载电源不仅适用于车载系统，只要有DC12V直流电源的场合，都可使用电源逆变器，将DC12V转换为AC220V交流电，给人们的生活带来方便。车载电源充分考虑到外部的使用环境，当发生过载或短路现象时将自动保护关机。车载电源的输出电压通过本身的反馈确认可以使电压稳定，空载与额定的电压值变化小于10V。需要说明的是，车载电源的目的是输出和市电相同的电压，满足用电器的需要，但实际上车载电源输出的是模拟正弦波，而市电是真正的正弦波，两者略有不同，一般不影响使用，这是车载电源的工作原理决定的。

单级功率变换器的逆变器有利于功率密度和效率的提升，单级式逆变器具有功率级只有一级，效率高，体积小等优点。双Boost变换器的逆变器,采用两组独立对称的双向DC/DC变换器差动输出，得到纯正弦交流电压。常见的调制方式是使两组Boost变换器各输出一路相差180°带直流偏置的电压，经差动输出得到可升降压的交流输出电压。这种调制方式下变换器所有功率开关在整个工频周期内均处于高频调制状态，且电感电流大、开关管电压电流应力也较大，导致电感损耗、开关管通态损耗与开关损耗增加，同时整个变换器存在内部环流，不利于效率的提升。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种光耦隔离单级可升降压车载电源逆变器的控制方法，解决了现有技术中车载电源开关管电压应力大、纹波强的问题。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种光耦隔离单级可升降压车载电源逆变器的控制方法，所述逆变器包括第一升压单元、第二升压单元、第一旁路开关管、第二旁路开关管，所述第一升压单元包括第一开关管、第二开关管、第一电感，第二升压单元包括第三开关管、第四开关管、第二电感，所述开关管的控制端连接光耦隔离电路，包括如下步骤：

步骤1、在正弦波的正半周期内，控制第一开关管以及与第一开关管连接的光耦隔离电路处于高频开关状态，第二开关管、第六开关管以及与第二开关管、第六开关管连接的光耦隔离电路处于常通状态，控制第三开关管与第一开关管互补导通；

步骤2、在正弦波的负半周期内，控制第三开关管以及与第三开关管连接的光耦隔离电路处于高频开关状态，第四开关管、第五开关管以及与第四开关管、第五开关管连接的光耦隔离电路处于常通状态，控制第三开关管与第一开关管互补导通；

步骤3、重复步骤1至步骤2。

所述光耦隔离电路包括光电耦合器、滤波电路、上拉电阻、限流电阻，所述光电耦合器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端，其中，第一输入端通过限流电阻与外部直流电源连接，第二输入端与外部控制芯片的信号输出脚连接，第一输出端分为两路，一路通过上拉电阻与外部第二直流电源连接，另一路连接开关管的控制端，第二输出端接地，第二直流电源与地之间连接滤波电路，所述滤波电路包括并联连接的三个容值不相等的滤波电容，且每个滤波电容之间至少相差一个数量级。