[发明专利]一种少开关、无漏电流单级升压DC/AC变换器及其控制方法

说明书

本发明公开一种少开关、无漏电流单级升压DC/AC变换器及其控制方法，涉及电力电子变换器技术领域,包括功率开关管S₁、S₂、S₃和S₄，二极管D、电感L₁、L₂和开关电容C_C，二极管D的阳极端连接输入电源U_in一端，二极管D的阴极端连接电感L₁的一端，开关电容C_C一端连接电感L₁另一端和功率开关管S₁与S₄的A端，开关电容C_C另一端连接功率开关管S₂和S₃的C端；同时，本发明在使用时，通过采用的开关管S₂和S₃在整个周期内以工频方式开关，开关管S₁和S₄仅在各自工作的半周期内高频动作，控制方式较简单，且选用的高频开关仅需两个，不仅节约了成本，也能很好的减小变换器正常工作时的开关损耗，提高系统的效率。

技术领域

本发明涉及电力电子变换器技术领域，具体的是一种少开关、无漏电流单级升压DC/AC变换器及其控制方法。

背景技术

随着全球能源供应的不断紧缺，电力电子变换装置被广泛应用于交通、国防、船舶和生活等各领域，以实现不同频率、幅值、电压波形等电能形式的变换。

逆变器是一种将直流输入的电压或电流转换成交流输出的电压或电流的变换器，被广泛的应用于新能源发电系统、电力驱动系统、可再生能源分布式发电的控制与变换、有源电力滤波器、交流不间断电源等场合。因此，研究具有可靠性、高效性、体积小、效率高、功率密度大的升压逆变器具有重要现实意义。

传统的小功率逆变系统主要由直流升压电路和逆变电路这两级实现，也即通过前一级增加的直流斩波电路对输入先进行升压操作，而后再通过后一级逆变拓扑对所抬升的电压进行逆变。此类结构不仅满足了光伏电池板在不同环境下的输出特性，使得输入侧可以在较宽的电压范围内随意变换，也使得对电路拓扑的运行控制比较容易。但增加的功率传输级数不仅增加了元器件数量，也减小了系统的功率密度，且不利于系统效率的改善。

近些年，越来越多的学者与高校研究人员开始将研究方向转为单级式的升压逆变器结构。以2002年彭方正提出的Z源逆变器(Z-source inverter,ZSI)为代表的单级式升压逆变器具有独特的性能，解决了传统电压源逆变器的一些不足。它允许同一桥臂上管直通从而实现其升降压变换的功能，提高了逆变器可靠性，并且避免了由死区引起的输出波形畸变。但是这种逆变器拓扑具有结构复杂、直流母线电压低于电容电压等一系列问题，想要应用于实际，还需更多的研究与验证。

在文献《ANovel Single Stage Zero Leakage CurrentTransformer-lessInverter for Grid ConnectedPV Systems》IEEE2015中，公开了一种无漏电流单级式的升压逆变器。该逆变器拥有固有的Buck-Boost变换器的升降压能力，使得输出电压既可高于输入电压，也可低于输入电压。并且在光伏阵列的负极端子和电网中性点之间具有公共接地，这确保了低直流输入电压和零漏电流通过光伏阵列的寄生电容，有效的抑制了共模电流的产生。其不足之处在于，该变换器的提出是为了降低光伏阵列电压转换中的漏电流，但是该变换器结构中的开关管较多，且大多工作在高频状态下，导致整个系统体积增大，损耗增加，同时也降低了系统的效率与可靠性。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种少开关、无漏电流单级升压DC/AC变换器及其控制方法，本发明旨在提供一种具有更强升压能力、更高集成度、更高效的升压逆变器。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：