CN104022663A - 一种双buck三电感逆变倍频电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双BUCK三电感逆变倍频电路，包括正直流母线电容C1、负直流母线电容C₂、高频开关管Q₁、高频开关管Q₂、续流二极管D₁、续流二极管D₂、滤波电感L₁、滤波电感L₂和交流滤波电容C_f1，还包括滤波电感L₃和交流滤波电容C_f2，正直流母线电容C₁和负直流母线电容C₂为电路输入直流电源，高频开关管Q₁、高频开关管Q₂采用PWM方式进行控制，可同时导通，续流二极管D₁和续流二极管D₂分别是滤波电感L₁和滤波电感L₂的续流二极管，滤波电感L₃为倍频电感，流经滤波电感L₃的电流纹波频率为滤波电感L₁和L₂电流纹波频率的两倍。与现有技术相比，本发明具有结构简单、上下开关管不存在死区、成本低、输出电感电流纹波是开关频率的两倍相当于变相的提高了开关频率等优点。

Description

一种双BUCK三电感逆变倍频电路

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，属于直流变交流电力电子逆变电路，尤其是涉及一种双BUCK三电感逆变倍频电路。

背景技术

传统的半桥逆变器如果需要高精度输出，势必要增加开关频率，而开关频率的提高会导致开关管损耗的增加；另一方面为了防止直流母线电压短路直通，半桥电路上下管需要设定一定的死区时间，这也限制了开关频率的提升。半桥三电平电路和传统半桥电路相比虽然可以减少一半的电感量，但电路没有倍频的效果，在过零点附近也需要设定死区时间。

随着电力电子设备的广泛应用，在高质量电压输出的交流可编程电源、航空模拟电源、UPS等逆变电路中存在着需要电流高倍频的应用场合，本发明公开一种双BUCK三电感逆变倍频电路，利用电力电子的技术和控制方式可以有效地实现倍频，可以有效增加逆变电路中电流环的带宽，对逆变输出电压的精度有很大的提高作用，该逆变电路主要应用对象是高精度输出逆变电源。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种双BUCK三电感逆变倍频电路，具有结构简单和成本低的优点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种双BUCK三电感逆变倍频电路，包括正直流母线电容C₁、负直流母线电容C₂、高频开关管Q₁、高频开关管Q₂、续流二极管D₁、续流二极管D₂、滤波电感L₁、滤波电感L₂和交流滤波电容C_f1，还包括滤波电感L₃和交流滤波电容C_f2，所述的正直流母线电容C₁一端分别连接负直流母线电容C₂一端和N线，另一端分别连接高频开关管Q₁和续流二极管D₂阴极，所述的负直流母线电容C₂另一端分别连接高频开关管Q₂和续流二极管D₁阳极，所述的续流二极管D₁阴极分别连接高频开关管Q₁和滤波电感L₁一端，所述的续流二极管D₂阳极分别连接高频开关管Q₂和滤波电感L₂一端，所述的滤波电感L₁另一端分别连接滤波电感L₂另一端、交流滤波电容C_f1一端和滤波电感L₃一端，所述的交流滤波电容C_f1另一端接N线，所述的滤波电感L₃另一端连接交流滤波电容C_f2一端，所述的交流滤波电容C_f2另一端接N线；

正直流母线电容C₁和负直流母线电容C₂为电路输入直流电源，高频开关管Q₁、高频开关管Q₂采用中心对称PWM方式进行控制，同时导通，续流二极管D₁和续流二极管D₂分别是滤波电感L₁和滤波电感L₂的续流二极管，滤波电感L₃为倍频电感，流经滤波电感L₃的电流纹波频率为滤波电感L₁和L₂电流纹波频率的两倍。

优选地是，所述的PWM方式采用的占空比为中心对称，高频开关管Q₁、高频开关管Q₂在每个开关周期都有共同导通的时间。

优选地是，所述的续流二极管采用快恢复二极管。

采用三个独立的双BUCK三电感逆变倍频电路分别作为A、B和C三相，三相共用C₁、C₂，且三相共用直流输入侧母线电容的公共连接点形成N线，组合成三相四线制电压源逆变器。

优选地是，所述的高频开关管选用不带有反向并联二极管的场效应管。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明在传统双BUCK半桥逆变电路的基础上，通过添加一个倍频电感，可以达到降低传统双BUCK半桥逆变电路中滤波电感值且在不增加开关管开关频率的基础上，使得输出倍频电感电流纹波是开关频率的两倍，这也可以有效增加逆变电路中电流环的带宽，对逆变输出电压的精度有很大的提高作用。

2)本发明中由于占空比是采用中心点对称的，两个高频开关管可同时导通，克服了传统半桥逆变器中开关管不能直通的缺陷。高频开关管在每个开关周期都有共同导通的时间，无需设定延迟时间，可进一步提高输出逆变电压的精度。

3)本发明结构简单、成本低。通过降低原来双BUCK电路两个滤波电感量，增加了一个倍频滤波电感，且两个高效开关管不需要选用内置或外置反向并联二极管，可以有效降低整体成本，而达到输出电流纹波倍频的效果。

附图说明

图1为本发明的双BUCK三电感逆变倍频电路图；

图2为本发明在离网正半周输出时PWM波形以及相应的三个滤波电感的电流波形示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种双BUCK三电感逆变倍频电路，包括正直流母线电容C₁、负直流母线电容C₂、高频开关管Q₁、高频开关管Q₂、续流二极管D₁、续流二极管D₂、滤波电感L₁、滤波电感L₂、交流滤波电容C_f1、滤波电感L₃和交流滤波电容C_f2，所述的正直流母线电容C₁一端分别连接负直流母线电容C₂一端和N线，另一端分别连接高频开关管Q₁和续流二极管D₂阴极，所述的负直流母线电容C₂另一端分别连接高频开关管Q₂和续流二极管D₁阳极，所述的续流二极管D₁阴极分别连接高频开关管Q₁和滤波电感L₁一端，所述的续流二极管D₂阳极分别连接高频开关管Q₂和滤波电感L₂一端，所述的滤波电感L₁另一端分别连接滤波电感L₂另一端、交流滤波电容C_f1一端和滤波电感L₃一端，所述的交流滤波电容C_f1另一端接N线，所述的滤波电感L₃另一端连接交流滤波电容C_f2一端，所述的交流滤波电容C_f2另一端接N线。续流二极管为快恢复二极管。高频开关管可以不强制选用内置或外置反向并联二极管，均可实现本发明的倍频电路，选用不带有反向并联二极管的场效应管可降低整体成本。

正直流母线电容C₁和负直流母线电容C₂为电路输入直流电源，高频开关管Q₁、高频开关管Q₂采用PWM方式进行控制，可同时导通，续流二极管D₁和续流二极管D₂分别是滤波电感L₁和滤波电感L₂的续流二极管，滤波电感L₃为倍频电感，流经滤波电感L₃的电流纹波频率为高频开关管Q₁、高频开关管Q₂频率的两倍。

当利用本发明双BUCK三电感逆变倍频电路组成电压源逆变器时，采用三个独立的双BUCK三电感逆变倍频电路分别作为A、B和C三相，三相共用C₁、C₂，且三相共用输入侧直流母线电容的公共连接点形成N线，组合成三相四线制电压源逆变器。

如图2所示，PWM方式采用的占空比为中心对称，Q1_PWM为控制高频开关管Q₁的PWM波，Q2_PWM为控制高频开关管Q₂的PWM波，高频开关管Q₁、高频开关管Q₂在每个开关周期都有共同导通的时间。

从图2可以看出双BUCK三电感逆变倍频电路输出滤波电感L₃的电流i_L3纹波是开关频率的两倍，本发明具有结构简单、成本低、倍频的优点。

Claims (5)

1.一种双BUCK三电感逆变倍频电路，包括正直流母线电容C₁、负直流母线电容C₂、高频开关管Q₁、高频开关管Q₂、续流二极管D₁、续流二极管D₂、滤波电感L₁、滤波电感L₂和交流滤波电容C_f1，其特征在于，还包括滤波电感L₃和交流滤波电容C_f2，所述的正直流母线电容C₁一端分别连接负直流母线电容C₂一端和N线，另一端分别连接高频开关管Q₁和续流二极管D₂阴极，所述的负直流母线电容C₂另一端分别连接高频开关管Q₂和续流二极管D₁阳极，所述的续流二极管D₁阴极分别连接高频开关管Q₁和滤波电感L₁一端，所述的续流二极管D₂阳极分别连接高频开关管Q₂和滤波电感L₂一端，所述的滤波电感L₁另一端分别连接滤波电感L₂另一端、交流滤波电容C_f1一端和滤波电感L₃一端，所述的交流滤波电容C_f1另一端接N线，所述的滤波电感L₃另一端连接交流滤波电容C_f2一端，所述的交流滤波电容C_f2另一端接N线；

正直流母线电容C₁和负直流母线电容C₂为电路输入直流电源，高频开关管Q₁、高频开关管Q₂采用PWM方式进行控制，同时导通，续流二极管D₁和续流二极管D₂分别是滤波电感L₁和滤波电感L₂的续流二极管，滤波电感L₃为倍频电感，流经滤波电感L₃的电流纹波频率为滤波电感L₁和L₂电流纹波频率的两倍。

2.根据权利要求1所述的一种双BUCK三电感逆变倍频电路，其特征在于，所述的PWM方式采用的占空比为中心对称，高频开关管Q₁、高频开关管Q₂在每个开关周期都有共同导通的时间。

3.根据权利要求1所述的一种双BUCK三电感逆变倍频电路，其特征在于，所述的续流二极管采用快恢复二极管。

4.根据权利要求1、2或3所述的双BUCK三电感逆变倍频电路，其特征在于，采用三个独立的双BUCK三电感逆变倍频电路分别作为A、B和C三相，三相共用C₁、C₂，且三相共用直流输入侧母线电容的公共连接点形成N线，组合成三相四线制电压源逆变器。

5.根据权利要求1所述的一种双BUCK三电感逆变倍频电路，其特征在于，所述的高频开关管选用不带有反向并联二极管的场效应管。