[发明专利]一种多端口高增益半桥阻抗网络变换器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子变换器技术领域，特别是涉及一种多端口高增益半桥阻抗网络变换器。

背景技术

传统单相半桥逆变器在同一桥臂上的开关管交替导通的过程中若因误触发导致同时开通时，会损坏开关管，对电路造成较大的影响。同时，传统的单相逆变器只能完成降压逆变，当需要升压时，需加入一级升压电路，如图1所示；或在输出端加入变压器以提高输出电压，如图2所示；在逆变器的前级加入升压环节增加了一个变换器，会导致整体电路的控制复杂、效率降低；在逆变器输出端加入变压器，则大大增加了电路的体积、成本，经济性差。另外，现有的单级变换器，其器件较多，成本较高。

因此，如何提供一种能够解决上述问题的多端口高增益半桥阻抗网络变换器是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多端口高增益半桥阻抗网络变换器，不需要增加升压电路或变压器即可进行升降压控制，减小了电路的体积和成本，且控制简单，效率高。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种多端口高增益半桥阻抗网络变换器，包括直流电源、两个开关管、三绕组耦合电感、三个储能电容、两个储能模块、二极管及负载；

所述直流电源的正极端分别连接第一储能电容的第一端和所述二极管的阳极；所述第一储能电容的第二端分别连接第二储能电容的第一端以及所述负载的负极；所述第二储能电容的第二端分别连接所述直流电源的负极端、第二开关管的第二端以及所述三绕组耦合电感的第二电感的第二端；所述二极管的阴极连接所述三绕组耦合电感的第一电感的第一端；所述第一电感的第二端分别连接第三储能电容的第一端和所述三绕组耦合电感的第三电感的第一端；所述第三电感的第二端连接第一开关管的第一端；所述第一开关管的第二端分别连接所述第二开关管的第一端以及所述负载的正极；所述第三储能电容的第二端连接所述三绕组耦合电感的第二电感的第一端；所述第二储能电容以及所述第三储能电容两端分别并接一个所述储能模块；

其中，所述三绕组耦合电感的三个电感的第一端为同名端；

所述网络变换器的负载的输出电压V_O，在所述第一开关管和所述第二开关管均导通或所述第一开关管关断、所述第二开关管导通的情况下为：

在所述第一开关管导通、所述第二开关管关断的情况下为:

其中，V_d为所述直流电源的电压，D₁、D₂分别为所述第一开关管和所述第二开关管的占空比，N₁、N₂、N₃分别为所述三绕组耦合电感的三个电感的匝数。

优选地，所述第一开关管和所述第二开关管均为NMOS，所述NMOS的漏极作为相应开关管的第一端，所述NMOS的源极作为相应开关管的第二端，所述NMOS的栅极作为相应开关管的控制端。

优选地，所述第一开关管和所述第二开关管均为IGBT，所述IGBT的集电极作为相应开关管的第一端，所述IGBT的发射极作为相应开关管的第二端，所述IGBT的基极作为作为相应开关管的控制端。

优选地，所述第一开关管和所述第二开关管具体为由多个NMOS并联组成的NMOS模块，或由多个IGBT并联组成的IGBT模块.

优选地，所述直流电源为光伏板。

优选地，两个所述储能模块具体为蓄电池。

优选地，所述三绕组耦合电感的三个电感绕在同一磁芯上。

本发明提供了一种多端口高增益半桥阻抗网络变换器，包括直流电源、两个开关管、三绕组耦合电感、三个储能电容、两个储能模块、二极管及负载；两个储能模块分别并接于两个储能电容两端。本发明通过控制两个开关管的占空比，既能够使变换器输出交流信号或直流信号，并且通过控制占空比的大小，能够控制交流信号幅值的大小进而得到升压或降压的交流输出，或者输出正负可控的升降压直流输出。因此，本发明不需要增加升压电路或变压器来进行升压，减小了电路的体积和成本，且控制简单，效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统的单相半桥逆变器加入升压环节拓扑图；

图2为传统的单相半桥逆变器加入变压器拓扑图；