[发明专利]单级单相高增益升压型三端口集成逆变器

权利要求书

1.一种单级单相高增益升压型三端口集成逆变器，其特征在于：这种逆变器是由带中心抽头的储能电感、单相逆变桥和单相滤波器依序级联构成，并且储能开关的漏极、源极分别与储能电感的中心抽头、输入直流源负极性端相连接，带中心抽头的储能电感的两端并联有旁路开关，输入直流源、蓄电池的正极性端和带中心抽头的储能电感的两端之间连接一个蓄电池充放电开关单元；所述蓄电池充放电开关单元是由充电支路开关、放电支路开关和阻断二极管构成，充电支路二极管的阳极、阴极分别与带中心抽头的储能电感的右侧端、充电支路开关的漏极相连接，充电支路开关的源极与放电支路开关的漏极、蓄电池的正极性端相连接，放电支路开关的源极与阻断二极管的阴极、带中心抽头的储能电感的左侧端相连接，阻断二极管的阳极与输入直流源的正极性端相连接，蓄电池的负极性端与输入直流源的负极性端相连接；所述阻断二极管在放电支路开关导通时能有效避免蓄电池与输入直流源回路发生短路，蓄电池端电压U_b大于输入直流源电压U_i；所述旁路开关与带中心抽头的储能电感构成一个独立的续流回路，所述单相逆变桥、旁路开关是由承受双向电压应力和单向电流应力的两象限功率开关构成；所述旁路开关仅在带中心抽头的储能电感电流i_L1+i_L2N₂/N₁I_t期间以高频开关方式工作且储能开关停止工作，其中N₁、N₂分别为带中心抽头的储能电感的左侧、右侧部分匝数，i_L1、i_L2分别为带中心抽头的储能电感的左侧、右侧部分电流，I_t为带中心抽头的储能电感电流的限定值；所述逆变器具有输入、输出和蓄电池充放电开关单元构成的能量存储中间三个端口，采用具有光伏电池和蓄电池主从功率分配、光伏电池MPPT和储能电感电流限定的逆变桥调制电流非线性PWM单周期及输出电压PWM控制、三种不同供电模式下平滑无缝切换功能的能量管理控制策略；输出反馈电压与基准电压的误差放大信号u_ne的有效值与门槛比较电平U_t比较输出信号及其反相信号分别为蓄电池放电开关、充电开关的选通信号，u_ne与锯齿波信号经比较器输出信号P、O，信号P、O经组合逻辑电路输出逆变桥的释能开关的控制信号和实现(1-D)T_s期间逆变桥的释能开关、蓄电池充电开关导通时间的分配，或实现DT_s期间输入源U_i和蓄电池放电开关导通时间的分配，D为储能开关在一个开关周期T_s内的占空比；当负载功率P_n＜光伏最大功率P_pvmax时，输出电压u_n增大，当u_ne的有效值降低到U_t以下时，滞环比较器输出低电平，蓄电池放电开关截止、充电开关导通，光伏在一个开关周期内分时向输出负载和蓄电池供电--模式1，此时三端口逆变器等效于一个单输入双输出混合变换器,一个输出为交流，一个输出为直流，储能电感通过输出交流回路和蓄电池充电支路分时祛磁，稳态时储能电感祛磁的磁通下降量小于或等于储能电感正向磁化的磁通增大量电压增益u_n/U_i小于或等于(1+DN₂/N₁)/(1-D)；当P_n＞P_pvmax时，u_n减小，当u_ne的有效值大于U_t时，滞环比较器输出高电平，蓄电池放电开关导通、充电开关截止，光伏和蓄电池在一个开关周期内分时向输出负载供电--模式2，此时三端口逆变器等效于一个并联分时供电双输入单输出逆变器；当光伏输出功率为零时，蓄电池单独向输出负载供电--模式3，此时三端口逆变器等效于一个单输入单输出逆变器。