[发明专利]一种单极非隔离三相Cuk逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子变换器技术领域的逆变器，具体涉及可应用于升降压场合的一种单极非隔离三相Cuk逆变器。

背景技术

逆变器是将直流电转变为交流电的电能变换装置。相对于主要应用在中小功率场合的单相逆变器，三相逆变器由于其结构特点，更适合应用于大功率场合，包括新能源发电、电机驱动及航空电源等各种工业场合。

关于传统的三相电压型逆变器的相关研究已经非常成熟，且应用也很广泛。但传统三相电压型逆变器逆变侧输出交流电压低于直流侧输入电压，即呈降压输出状态，仅适合应用于交流输出电压幅值小于倍直流输入电压的降压型场合。若应用于升降压型的场合如新能源发电领域，由于其输入侧受外界环境如风力强度、光照强度以及电池表面温度等因素影响，输入电压变化较大，而输出侧无论是并网还是接负载均需要比较稳定的交流输出。这一特性使得传统的三相电压型逆变器需要连接变压器或在其前级配置直流变换器的方式构建两级式逆变器来调节输出电压幅值以使其满足三相负载或电网的电压需求。然而这种两级式三相逆变器存在体积增大，成本增加以及效率降低的问题。针对两级式逆变器存在的问题，一些新型的单极三相逆变器拓扑也相继提出，包括构建升降压无源储能网络实现逆变的三相逆变器以及通过将升降压型DC-DC变换器拓扑进行组合的三相逆变器。但这些新型的单极式三相逆变器需要较多的无源储能元件且升降压能力有限，因而限制了该类逆变器在升降压场合中的应用。因此，需要研制新型三相升降压型逆变器来解决上述问题从而更加符合大功率新能源发电技术的需要。本发明所提出的一种单极非隔离三相Cuk逆变器正是满足上述需求的新型逆变方案。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，目的在于提出一种单极非隔离三相Cuk逆变器，所述单极非隔离三相Cuk逆变器电路结构简单、输出电压范围大、能够适用于升降压场合。

为解决上述存在的技术问题实现上述发明目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种单极非隔离三相Cuk逆变器，是由直流电源、六个开关管、三个二极管、四个电感和四个电容组成；第一电感L₁下端与直流电源U_in“+”端连接；第一电感L₁上端分别与第一开关管S₁集电极、第三开关管S₃集电极、第五开关管S₅集电极和第一电容C₁上端连接；直流电源U_in“-”端分别与第一二极管D₁阴极、第二二极管D₂阴极和第三二极管D₃阴极连接；第一二极管D₁阳极分别与第一开关管S₁发射极、第二开关管S₂集电极和第二电感左端L₂连接；第二二极管D₂阳极分别与第三开关管S₃发射极、第四开关管S₄集电极和第三电感L₃左端连接；第三二极管D₃阳极分别与第五开关管S₅发射极、第六开关管S₆集电极和第四电感L₄左端连接；第一电容C₁下端分别于第二开关管S₂发射极、第四开关管S₄发射极和第六开关管S₆发射极连接；第二电感L₂右端分别与第二电容C₂上端和第一负载R₁左端连接；第三电感L₃右端分别与第三电容C₃上端和第二负载R₂左端连接；第四电感L₄右端分别与第四电容C₄上端和第三负载R₃左端连接；第二电容C₂下端、第三电容C₃下端和第四电容C₄下端连接于一点；第一负载R₁右端、第二负载R₂右端和第三负载R₃右端连接于一点。

本发明逆变器电路既能输出峰值高于其直流电压也能输出峰值低于其直流电压的三相输出相电压。

本发明逆变器电路可扩展为三电平逆变器。

本发明逆变器由于三个二极管的加入，直流电源和储能电感只能向输出侧单向提供能量，符合光伏电池与风力发电等新能源发电场合。