[发明专利]一种电源变换装置

说明书

本发明公开了一种电源变换装置，包括输入直流源、直流变换单元、交流变换单元、滤波单元，直流变换单元用以根据一直流电源输出一直流母线电压，其中直流母线电压高于直流电源的电压；交流变换单元接受直流母线电压，输出为一交流电压和一交流电流；滤波单元滤除交流电流和交流电压的纹波，以提供平滑的交流电压和交流电流于负载。本发明电源变换装置使开关管的电压应力更小，并且比传统两级式方案所用开关管少，减小了开关管导通损耗和关断损耗，提升了整个变换器的效率。

技术领域

本发明涉及电能变换的技术领域，尤其是涉及一种电源变换装置。

背景技术

随着目前对节能环保的日渐重视，新能源发电应用广泛，但由于受到外界环境等因素的影响，新能源发电系统如太阳能/风能等，其输出电压范围宽，同时其电磁工作环境恶劣，需要配置具有较高升压能力的高效率、高可靠性直流交流变换装置，将新能源输出电压变成电压频率符合要求的交流电压。传统的直流-交流变换电路因存在桥臂直通问题，电磁干扰环境下可靠性较低，其交流输出电压需低于直流输入电压，不能满足以上工作要求。

现有的解决方案是在直流-交流电路中加入交流变压器或直流变换器以达到升压功能，但交流变压器体积庞大笨重且实现成本高，而加入直流变换器的两级式结构使系统实现复杂且影响效率，同时它们可靠性并没有提高；现有的单极式变换器如阻抗源变流器具有升压能力且可靠性较高，但其升压工作需要利用桥臂直通状态，开关管电流应力和导通损耗很大，系统效率低，并且仅适用于三相交流输出应用场合。

发明内容

发明目的：为了克服上述现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种具有升压能力的高效率、高可靠性电源变换装置和该电源变换装置的控制方法。

技术方案：

一种电源变换装置，包括直流电源、第一电容、第二电容、第一电感、第二电感、第三电感、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管，所述直流电源的正极与第一二极管的阳极、第一电感的第一端连接；第一二极管的阴极连接第二二极管的阴极、第二电感的第一端，第一电感的第二端连接第二二极管的阳极、第三二极管的阳极，第二电感的第二端与第三二极管的阴极、第四二极管的阳极、第五二极管的阳极连接；第四二极管的阴极连接第一开关管的输出端、第二开关管的输入端和第三电感的第一端，所述第三电感的第二端与所述第二电容的第一端连接，第五二极管的阴极连接第三开关管的输出端，第四开关管的输入端，第二电容的第二端，所述第二电容与一负载并联连接；第一开关管输入端与第三开关管输入端连接，并与第一电容的正极相连，第一电容的负极接地，第二开关管输出端、第四开关管输出端与直流电源负极相连，直流电源负极接地；所述直流电源、第一电容、第一电感、第二电感、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管构成直流变换单元；所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管构成交流变换单元；所述第三电感和第二电容构成滤波单元；所述直流变换单元用以根据一直流电源输出一直流母线电压，其中所述直流母线电压高于所述直流电源的电压，所述第二开关管和所述第四开关管中至少一导通时，所述第一电感和所述第二电感储存电能，并于所述第二开关管和所述第四开关管均关断时，所述第一电感和所述第二电感将各自储存的电能转换给所述第一电容，以提升所述第一电容的电压，即提升所述直流母线电压；所述交流变换单元接受所述直流母线电压，输出为一交流电压和一交流电流；所述滤波单元滤除所述交流电流和交流电压的纹波，以提供平滑的所述交流电压和所述交流电流于负载。

进一步地，所述第一开关管与所述第二开关管互补导通，所述第三开关管和所述第四开关管互补导通。

进一步地，所述直流母线电压与所述直流电源的电压的比例关系为：

其中，U_in为所述直流电源的电压，U_dc为所述直流母线电压，D_dc为直流变换单元的占空比。