[发明专利]一种升压型无电压跌落开关电容逆变器

说明书

本发明涉及一种升压型无电压跌落开关电容逆变器，包括全桥逆变模块、第一电容充放电模块、第二电容充放电模块和直流输入电源Vin；全桥逆变模块由Mos管S1、Mos管S2、Mos管S3、Mos管S4、负载电阻R1、电感L1组成；第一电容充放电模块由二极管D1、电容C1、Mos管S5、Mos管S7、直流输入电源Vin组成；第二电容充放电模块由二极管D2、电容C2、Mos管S6、Mos管S8、直流输入电源Vin组成。本发明通过分析不同时态下的电路结构，给出了针对性的脉冲序列，在升压过程中有效解决了开关电容充电时，输出电压跌落的问题，结构简单，电子器件少，控制灵活多变，适用范围广泛。

技术领域

本发明涉及电力电子应用技术领域，具体是一种升压型无电压跌落开关电容逆变器。

背景技术

随着石油、煤和天然气等主要能源的日益紧张，新能源并网发电系统应运而生。其中，光伏发电和燃料电池发电的角色举足轻重，新能源的开发和利用越来越得到人们的重视。而且，由于逆变器广泛应用于以直流发电机、蓄电池、太阳能电池和燃料电池为主的直流电源的逆变场合，所以逆变器在新能源的开发和利用领域有着至关重要的地位。

在新能源并网发电系统中，传统Boost变换器是最常见的升压拓扑之一，但由于受元器件的寄生参数以及变换器本身的非线性特性的影响，占空比的工作范围受到限制。因此，在实际应用中，传统升压变换器的输出电压增益有限，往往不能满足高升压的需求，同时Boost变换器存在纹波大，效率低等问题。

为了提高高增益变换器的电压增益和工作性能，许多国内外专家学者们致力于高增益变换器的研究工作，针对新能源发电系统中对高增益变换器的需求，提出基于多个开关电容网络并联实现的开关升压变换器。在该变换器中，每个开关电容网络中的电容电压大小相等，并通过并联的方式实现多个网络电容电压的累加，实现较大的输出电压。并且简化了拓扑结构，降低了系统成本，拓宽其应用范围，但在开关电容充电过程中依然存在输出电压跌落的问题；一些学者设计使用电感、二极管等电子器件构造电感储能释放电路结构，在一定程度上达到了效果，构造了放电回路，但输出电压仍有跌落，且设计电路结构复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决上述问题，本发明提供的一种升压型无电压跌落开关电容逆变器，采用了简单的交替充放电结构，能在结构简易，控制简单的基础上有效解决电压跌落问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：本发明提供的一种升压型无电压跌落开关电容逆变器，包括全桥逆变模块、第一电容充放电模块、第二电容充放电模块和直流输入电源Vin；

全桥逆变模块包括Mos管S1和Mos管S3，Mos管S1和Mos管S3串联后再并联串联的Mos管S2和Mos管S4，Mos管S1和Mos管S3的连接端、Mos管S2和Mos管S4的连接端之间连接电阻R1，Mos管S1和Mos管S2的漏极公共端连接电感L1的负极；

第一电容充放电模块包括串联成回路的二极管D1、电容C1和Mos管S5，Mos管S5的源极连接电容C1的负极的公共端连接Mos管S7的漏极；

第二电容充放电模块包括串联成回路的二极管D2、电容C2和Mos管S6，Mos管S6的源极连接电容C2的负极的公共端连接Mos管S8的漏极；

二极管D1的正极和Mos管S5的漏极的公共端、二极管D2的正极和Mos管S6的漏极的公共端均连接直流输入电源Vin的正极；直流输入电源Vin的负极连接Mos管S3和Mos管S4的源极公共端；电容C1的正极连接二极管D1的负极的公共端连Mos管S9的漏极；电容C2的正极连接二极管D2的负极的公共端连Mos管S10的漏极，Mos管S10的源极连接Mos管S9的源极的公共端连接电感L1的正极；Mos管S7的源极连接Mos管S8的源极的公共端连接直流输入电源Vin的负极。

工作原理：

第一时态：并联充电；Mos管S7、Mos管S8导通，其余Mos管均断开；