CN105099249B - 高可靠性双输入逆变器 - Google Patents

高可靠性双输入逆变器 Download PDF

Info

Publication number
CN105099249B
CN105099249B CN201510606400.1A CN201510606400A CN105099249B CN 105099249 B CN105099249 B CN 105099249B CN 201510606400 A CN201510606400 A CN 201510606400A CN 105099249 B CN105099249 B CN 105099249B
Authority
CN
China
Prior art keywords
diode
switching tube
collector
cathode
anode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201510606400.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105099249A (zh
Inventor
杨帆
葛红娟
杨晶帆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN201510606400.1A priority Critical patent/CN105099249B/zh
Publication of CN105099249A publication Critical patent/CN105099249A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105099249B publication Critical patent/CN105099249B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明公开了高可靠性双输入逆变器，属于电力电子变换器技术领域。该变换器由两个直流输入电压源(Vin1～Vin2)、六个开关管(S1～S6)、四个二极管(D1～D4)、两个滤波电感(L1～L2)、一个滤波电容(C)和负载(R)构成。本发明高可靠性双输入逆变器仅用一个逆变器就实现了两个独立的直流输入源同时或者分时向交流负载供电、实现了两个单输入逆变器的功能，具有功率密度高、效率高、成本低的优点。本发明高可靠性双输入逆变器的每个开关桥臂都由二极管和开关管串联构成，避免了传统逆变器开关桥臂直通的风险，具有高可靠性，本发明高可靠性双输入逆变器通过二极管续流、避免了传统逆变器利用开关管体二极管续流导致的低效率问题，本发明特别适合航空机载电源等高效率高可靠性供电应用场合。

Description

高可靠性双输入逆变器
技术领域
本发明涉及高可靠性双输入逆变器，属于电力电子技术领域，特别属于直流-交流电能变换技术领域。
背景技术
近年来，随着航空、可再生能源、电动汽车等技术的快速发展，高可靠性高效率逆变电源技术得到了越来越多的关注。
传统逆变器的开关桥臂由两个开关管串联构成，由两开关管串联构成的开关桥臂直接和直流侧电源串联。为了防止开关桥臂直通，桥臂中的两个开关管必须加入合适的死区时间。这一方面会导致逆变器输出波形质量变差，另外一方面，在受到干扰等非正常工况下，两个开关管仍然存在同时导通而导致直流侧电源直接短路的危险。如何提高逆变器的可靠性、从根本上杜绝开关桥臂直通问题，成为以航空供电系统为代表的高可靠性电源系统的迫切需求。为了解决上述问题，国内外学者提出了双降压型逆变器电路结构，将原来的两个开关管串联的开关桥臂用开关管和二极管串联的开关桥臂代替，从而从根本上杜绝了桥臂直通的可能。但传统的双降压型逆变器存在直流侧电源电压利用率低的问题，为了解决该问题，不断有新的改进型双降压逆变器电路结构被提出，例如专利“公开号：CN104201918A”提出的双Buck桥臂全桥逆变器解决方案。但该方案中，依然存在两个开关管串联形成的桥臂结构。
另外一方面，在航空电源、可再生能源供电、储能等系统中，逆变器往往需要连接多个直流电压源，以提高供电系统的可靠性与安全性。但现有的双降压型逆变器都只有一个直流输入端口，无法同时连接多个独立的直流电压源。为了将多个直流输入源与逆变器同时相连，各个直流输入源都需要先连接独立的直流变换器，再将各直流变换器的输出侧并联作为逆变器的直流输入。这不仅导致系统结构复杂，而且增加了系统损耗、降低了系统效率和可靠性。如何在保证逆变器自身电路结构高可靠性的前提下，实现多个独立的直流电源接入、并实现高效率功率变换，成为逆变器技术领域的技术挑战。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供高可靠性双输入逆变器，用于解决逆变器对多个直流电压源进行高可靠性直流-交流电能变换时存在的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
所述高可靠性双输入逆变器由第一直流输入电压源(Vin1)、第二直流输入电压源(Vin2)、第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)、第四开关管(S4)、第五开关管(S5)、第六开关管(S6)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、第一滤波电感(L1)、第二滤波电感(L2)、滤波电容(C)和负载(R)构成。
上述两个直流输入电压源(Vin1～Vin2)、六个开关管(S1～S6)、四个二极管(D1～D4)、两个滤波电感(L1～L2)、滤波电容(C)和负载(R)的连接方式采取以下六种方案中的任意一种。
方案一：所述第一直流输入电压源(Vin1)的正极连于第一开关管(S1)的集电极和第三开关管(S3)的集电极，第一开关管(S1)的发射极连于第二开关管(S2)的集电极和第一二极管(D1)的阴极，第三开关管(S3)的发射极连于第四开关管(S4)的集电极和第二二极管(D2)的阴极，第二开关管(S2)的发射极连于第三二极管(D3)的阴极和第一滤波电感(L1)的一端，第一滤波电感(L1)的另一端连于第六开关管(S6)的集电极、滤波电容(C)的一端和负载(R)的一端，负载(R)的另一端连于滤波电容(C)的另一端、第五开关管(S5)的集电极和第二滤波电感(L2)的一端，第二滤波电感(L2)的另一端连于第四二极管(D4)的阴极和第四开关管(S4)的发射极，第一二极管(D1)的阳极连于第二二极管(D2)的阳极和第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第一直流输入电压源(Vin1)的负极连于第二直流输入电压源(Vin2)的负极、第三二极管(D3)的阳极、第四二极管(D4)的阳极、第六开关管(S6)的发射极和第五开关管(S5)的发射极。
方案二：所述第一直流输入电压源(Vin1)的正极连于第二直流输入电压源(Vin2)的正极、第四二极管(D4)的阴极、第三二极管(D3)的阴极、第六开关管(S6)的集电极和第五开关管(S5)的集电极，第五开关管(S5)的发射极连接于第一滤波电感(L1)的一端、滤波电容(C)的一端和负载(R)的一端，负载(R)的另一端连于滤波电容(C)的另一端、第六开关管(S6)的发射极和第二滤波电感(L2)的一端，第二滤波电感(L2)的另一端连于第三二极管(D3)的阳极和第二开关管(S2)的集电极，第二开关管(S2)的发射极连于第一开关管(S1)的集电极第一二极管(D1)的阳极，第一滤波电感(L1)的另一端连于第四二极管(D4)的阳极和第四开关管(S4)的集电极，第四开关管(S4)的发射极连于第二二极管(D2)的阳极和第三开关管(S3)的集电极，第一二极管(D1)的阴极连于第二二极管(D2)的阴极和第二直流输入电压源(Vin2)的负极，第一开关管(S1)的发射极连于第三开关管(S3)的发射极和第一直流输入电压源(Vin1)的负极。
方案三：所述第一直流输入电压源(Vin1)的正极连于第二直流输入电压源(Vin2)的正极、第二开关管(S2)的集电极和第四开关管(S4)的集电极，第二开关管(S2)的发射极连于第三二极管(D3)的阴极和第一滤波电感(L1)的一端，第一滤波电感(L1)的另一端连于第六开关管(S6)的集电极、滤波电容(C)的一端和负载(R)的一端，负载(R)的另一端连于滤波电容(C)的另一端、第五开关管(S5)的集电极和第二滤波电感(L2)的一端，第二滤波电感(L2)的另一端连于第四开关管(S4)的发射极和第四二极管(D4)的阴极，第六开关管(S6)的发射极连于第二二极管(D2)的阳极和第三开关管(S3)的集电极，第二直流输入电压源(Vin2)的负极连于第三二极管(D3)的阳极、第四二极管(D4)的阳极、第一二极管(D1)的阴极和第二二极管(D2)的阴极，第五开关管(S5)的发射极连于第一二极管(D1)的阳极和第一开关管(S1)的集电极，第一直流输入电压源(Vin1)的负极连于第一开关管(S1)的发射极和第三开关管(S3)的发射极。
方案四：所述第一直流输入电压源(Vin1)的正极连于第一开关管(S1)的集电极和第三开关管(S3)的集电极，第一开关管(S1)的发射极连于第一二极管(D1)的阴极和第五开关管(S5)的集电极，第三开关管(S3)的发射极连于第六开关管(S6)的集电极和第二二极管(D2)的阴极，第五开关管(S5)的发射极连于第一滤波电感(L1)的一端、滤波电容(C)的一端和负载(R)的一端，负载(R)的另一端连于滤波电容(C)的另一端、第六开关管(S6)的发射极和第二滤波电感(L2)的一端，第二滤波电感(L2)的另一端连于第二开关管(S2)的集电极和第三二极管(D3)的阳极，第三二极管(D3)的阴极连于第一二极管(D1)的阳极、第二二极管(D2)的阳极、第四二极管(D4)的阴极和第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第一滤波电感(L1)的另一端连于第四二极管(D4)的阳极和第四开关管(S4)的集电极，第一直流输入电压源(Vin1)的负极连于第二直流输入电压源(Vin2)的负极、第二开关管(S2)的发射极和第四开关管(S4)的发射极。
方案五：所述第一直流输入电压源(Vin1)的正极连于第一开关管(S1)的集电极和第三开关管(S3)的集电极，第一开关管(S1)的发射极连于第三二极管(D3)的阴极和第一滤波电感(L1)的一端，第一滤波电感(L1)的另一端连于第六开关管(S6)的集电极、滤波电容(C)的一端和负载(R)的一端，负载(R)的另一端连于滤波电容(C)的另一端、第五开关管(S5)的集电极和第二滤波电感(L2)的一端，第二滤波电感(L2)的另一端连于第三开关管(S3)的发射极和第四二极管(D4)的阴极，第六开关管(S6)的发射极连于第二二极管(D2)的阳极和第四开关管(S4)的集电极，第二二极管(D2)的阴极连于第三二极管(D3)的阳极、第四二极管(D4)的阳极、第一二极管(D1)的阴极、第一直流输入电压源(Vin1)的负极和第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第五开关管(S5)的发射极连于第一二极管(D1)的阳极和第二开关管(S2)的集电极，第二直流输入电压源(Vin2)的负极连于第二开关管(S2)的发射极和第四开关管(S4)的发射极。
方案六：所述第一直流输入电压源(Vin1)的正极连于第一开关管(S1)的集电极和第三开关管(S3)的集电极，第一开关管(S1)的发射极连于第五开关管(S5)的集电极和第一二极管(D1)的阴极，第三开关管(S3)的发射极连于第六开关管(S6)的集电极和第一二极管(D2)的阴极，第五开关管(S5)的发射极连于第一滤波电感(L1)的一端、滤波电容(C)的一端和负载(R)的一端，负载(R)的另一端连于滤波电容(C)的另一端、第六开关管(S6)的发射极和第二滤波电感(L2)的一端，第二滤波电感(L2)的另一端连于第二开关管(S2)的集电极和第三二极管(D3)的阳极，第三二极管(D3)的阴极连于第一二极管(D1)的阳极、第二二极管(D2)的阳极、第四二极管(D4)的阴极、第一直流输入电压源(Vin1)的负极和第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第四二极管(D4)的阳极连于第一滤波电感(L1)的另一端和第四开关管(S4)的集电极，第二直流输入电压源(Vin2)的负极连于第二开关管(S2)的发射极和第四开关管(S4)的发射极。
上述方案一至方案六中，第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)、第四开关管(S4)、第五开关管(S5)和第六开关管(S6)均选用带有寄生体二极管的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件，或在其集电极和发射极两端反并联二极管。
上述方案一至方案四中，第一直流输入电压源(Vin1)的电压必须不低于第二直流输入电压源(Vin2)的电压。上述方案五和方案六中，第一直流输入电压源(Vin1)的电压和第二直流输入电压源(Vin2)的电压可以为任意大于零的值。
有益效果：
(1)本发明高可靠性双输入逆变器仅用一个逆变器就实现了两个独立的直流输入源同时或者分时向交流负载供电，相比采用两个单输入逆变器的方案具有功率密度高、效率高、成本低的优点；
(2)本发明高可靠性双输入逆变器的每个桥臂都包含开关管和二极管串联的电路结构，从根本上避免了桥臂直通的风险，提高了逆变器的可靠性；
(3)本发明高可靠性双输入逆变器可产生多种电平作用于滤波电路，有助于减小滤波器的体积和重量；
(4)本发明高可靠性双输入逆变器的所有开关管和二极管的电压被输入或输出电压钳位，电压应力低，因此可以选用低耐压且开关性能和导通性能更好的开关管和二极管，有利于提高变换器效率和降低变换器成本。
(5)本发明高可靠性双输入逆变器利用二极管实现电感电流续流，电流无需流过开关管的体二极管，避免了开关管体二极管反向恢复带来的不利影响，具有高效率的特性。
附图说明
图1是本发明高可靠性双输入逆变器实现方案一的电路原理图；
图2是本发明高可靠性双输入逆变器实现方案二的电路原理图；
图3是本发明高可靠性双输入逆变器实现方案三的电路原理图；
图4是本发明高可靠性双输入逆变器实现方案四的电路原理图；
图5是本发明高可靠性双输入逆变器实现方案五的电路原理图；
图6是本发明高可靠性双输入逆变器实现方案六的电路原理图；
图7是本发明高可靠性双输入逆变器实现方案一在输出电压vo为正时的等效电路图；
图8是本发明高可靠性双输入逆变器实现方案一在输出电压vo为正且第一直流输入电压源(Vin1)单独供电时的等效电路图；
图9是本发明高可靠性双输入逆变器实现方案一在输出电压vo为正且第二直流输入电压源(Vin2)单独供电时的等效电路图；
图10是本发明高可靠性双输入逆变器实现方案一在输出电压vo为正且第一直流输入电压源(Vin1)和第二直流输入电压源(Vin2)均不供电时的等效电路图；
图11是本发明高可靠性双输入逆变器实现方案五在输出电压vo为正时的等效电路图；
图12是本发明高可靠性双输入逆变器实现方案五在输出电压vo为正且第一直流输入电压源(Vin1)单独供电时的等效电路图；
图13是本发明高可靠性双输入逆变器实现方案五在输出电压vo为正且第二直流输入电压源(Vin2)单独供电时的等效电路图；
图14是本发明高可靠性双输入逆变器实现方案五在输出电压vo为正且第一直流输入电压源(Vin1)和第二直流输入电压源(Vin2)同时供电时的等效电路图；
图15是本发明高可靠性双输入逆变器实现方案一在输出电压vo为正且第一直流输入电压源(Vin1)和第二直流输入电压源(Vin2)均不供电时的等效电路图。
以上附图中的符号名称：Vin1和Vin2分别为第一直流输入电压源和第二直流输入电压源，vo为输出电压，vf为作用于滤波器的电压，S1、S2、S3、S4、S5和S6分别为第一、第二、第三、第四、第五和第六开关管，D1、D2、D3和D4分别为第一、第二、第三和第四二极管，L1和L2分别为第一和第二滤波电感，C为滤波电容，R为负载。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
本发明高可靠性双输入逆变器由第一直流输入电压源(Vin1)、第二直流输入电压源(Vin2)、第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)、第四开关管(S4)、第五开关管(S5)、第六开关管(S6)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、第一滤波电感(L1)、第二滤波电感(L2)、滤波电容(C)和负载(R)构成。
上述两个直流输入电压源(Vin1～Vin2)、六个开关管(S1～S6)、四个二极管(D1～D4)、两个滤波电感(L1～L2)、滤波电容(C)和负载(R)的连接方式采取以下六种方案中的任意一种。
实现方案一的电路结构图如图1所示：所述第一直流输入电压源(Vin1)的正极连于第一开关管(S1)的集电极和第三开关管(S3)的集电极，第一开关管(S1)的发射极连于第二开关管(S2)的集电极和第一二极管(D1)的阴极，第三开关管(S3)的发射极连于第四开关管(S4)的集电极和第二二极管(D2)的阴极，第二开关管(S2)的发射极连于第三二极管(D3)的阴极和第一滤波电感(L1)的一端，第一滤波电感(L1)的另一端连于第六开关管(S6)的集电极、滤波电容(C)的一端和负载(R)的一端，负载(R)的另一端连于滤波电容(C)的另一端、第五开关管(S5)的集电极和第二滤波电感(L2)的一端，第二滤波电感(L2)的另一端连于第四二极管(D4)的阴极和第四开关管(S4)的发射极，第一二极管(D1)的阳极连于第二二极管(D2)的阳极和第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第一直流输入电压源(Vin1)的负极连于第二直流输入电压源(Vin2)的负极、第三二极管(D3)的阳极、第四二极管(D4)的阳极、第六开关管(S6)的发射极和第五开关管(S5)的发射极。
实现方案二的电路结构图如图2所示：所述第一直流输入电压源(Vin1)的正极连于第二直流输入电压源(Vin2)的正极、第四二极管(D4)的阴极、第三二极管(D3)的阴极、第六开关管(S6)的集电极和第五开关管(S5)的集电极，第五开关管(S5)的发射极连接于第一滤波电感(L1)的一端、滤波电容(C)的一端和负载(R)的一端，负载(R)的另一端连于滤波电容(C)的另一端、第六开关管(S6)的发射极和第二滤波电感(L2)的一端，第二滤波电感(L2)的另一端连于第三二极管(D3)的阳极和第二开关管(S2)的集电极，第二开关管(S2)的发射极连于第一开关管(S1)的集电极第一二极管(D1)的阳极，第一滤波电感(L1)的另一端连于第四二极管(D4)的阳极和第四开关管(S4)的集电极，第四开关管(S4)的发射极连于第二二极管(D2)的阳极和第三开关管(S3)的集电极，第一二极管(D1)的阴极连于第二二极管(D2)的阴极和第二直流输入电压源(Vin2)的负极，第一开关管(S1)的发射极连于第三开关管(S3)的发射极和第一直流输入电压源(Vin1)的负极。
实现方案三的电路结构图如图3所示：所述第一直流输入电压源(Vin1)的正极连于第二直流输入电压源(Vin2)的正极、第二开关管(S2)的集电极和第四开关管(S4)的集电极，第二开关管(S2)的发射极连于第三二极管(D3)的阴极和第一滤波电感(L1)的一端，第一滤波电感(L1)的另一端连于第六开关管(S6)的集电极、滤波电容(C)的一端和负载(R)的一端，负载(R)的另一端连于滤波电容(C)的另一端、第五开关管(S5)的集电极和第二滤波电感(L2)的一端，第二滤波电感(L2)的另一端连于第四开关管(S4)的发射极和第四二极管(D4)的阴极，第六开关管(S6)的发射极连于第二二极管(D2)的阳极和第三开关管(S3)的集电极，第二直流输入电压源(Vin2)的负极连于第三二极管(D3)的阳极、第四二极管(D4)的阳极、第一二极管(D1)的阴极和第二二极管(D2)的阴极，第五开关管(S5)的发射极连于第一二极管(D1)的阳极和第一开关管(S1)的集电极，第一直流输入电压源(Vin1)的负极连于第一开关管(S1)的发射极和第三开关管(S3)的发射极。
实现方案四的电路结构图如图4所示：所述第一直流输入电压源(Vin1)的正极连于第一开关管(S1)的集电极和第三开关管(S3)的集电极，第一开关管(S1)的发射极连于第一二极管(D1)的阴极和第五开关管(S5)的集电极，第三开关管(S3)的发射极连于第六开关管(S6)的集电极和第二二极管(D2)的阴极，第五开关管(S5)的发射极连于第一滤波电感(L1)的一端、滤波电容(C)的一端和负载(R)的一端，负载(R)的另一端连于滤波电容(C)的另一端、第六开关管(S6)的发射极和第二滤波电感(L2)的一端，第二滤波电感(L2)的另一端连于第二开关管(S2)的集电极和第三二极管(D3)的阳极，第三二极管(D3)的阴极连于第一二极管(D1)的阳极、第二二极管(D2)的阳极、第四二极管(D4)的阴极和第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第一滤波电感(L1)的另一端连于第四二极管(D4)的阳极和第四开关管(S4)的集电极，第一直流输入电压源(Vin1)的负极连于第二直流输入电压源(Vin2)的负极、第二开关管(S2)的发射极和第四开关管(S4)的发射极。
实现方案五的电路结构图如图5所示：所述第一直流输入电压源(Vin1)的正极连于第一开关管(S1)的集电极和第三开关管(S3)的集电极，第一开关管(S1)的发射极连于第三二极管(D3)的阴极和第一滤波电感(L1)的一端，第一滤波电感(L1)的另一端连于第六开关管(S6)的集电极、滤波电容(C)的一端和负载(R)的一端，负载(R)的另一端连于滤波电容(C)的另一端、第五开关管(S5)的集电极和第二滤波电感(L2)的一端，第二滤波电感(L2)的另一端连于第三开关管(S3)的发射极和第四二极管(D4)的阴极，第六开关管(S6)的发射极连于第二二极管(D2)的阳极和第四开关管(S4)的集电极，第二二极管(D2)的阴极连于第三二极管(D3)的阳极、第四二极管(D4)的阳极、第一二极管(D1)的阴极、第一直流输入电压源(Vin1)的负极和第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第五开关管(S5)的发射极连于第一二极管(D1)的阳极和第二开关管(S2)的集电极，第二直流输入电压源(Vin2)的负极连于第二开关管(S2)的发射极和第四开关管(S4)的发射极。
实现方案六的电路结构图如图6所示：所述第一直流输入电压源(Vin1)的正极连于第一开关管(S1)的集电极和第三开关管(S3)的集电极，第一开关管(S1)的发射极连于第五开关管(S5)的集电极和第一二极管(D1)的阴极，第三开关管(S3)的发射极连于第六开关管(S6)的集电极和第一二极管(D2)的阴极，第五开关管(S5)的发射极连于第一滤波电感(L1)的一端、滤波电容(C)的一端和负载(R)的一端，负载(R)的另一端连于滤波电容(C)的另一端、第六开关管(S6)的发射极和第二滤波电感(L2)的一端，第二滤波电感(L2)的另一端连于第二开关管(S2)的集电极和第三二极管(D3)的阳极，第三二极管(D3)的阴极连于第一二极管(D1)的阳极、第二二极管(D2)的阳极、第四二极管(D4)的阴极、第一直流输入电压源(Vin1)的负极和第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第四二极管(D4)的阳极连于第一滤波电感(L1)的另一端和第四开关管(S4)的集电极，第二直流输入电压源(Vin2)的负极连于第二开关管(S2)的发射极和第四开关管(S4)的发射极。
本发明在具体实施时，上述方案一至方案六中，第一开关管～第六开关管选用带有寄生体二极管的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件，或在其集电极和发射极两端反并联二极管。
本发明在具体实施时，上述方案一至方案四中，第一直流输入电压源(Vin1)的电压必须不低于第二直流输入电压源(Vin2)的电压。上述方案五和方案六中，第一直流输入电压源(Vin1)的电压和第二直流输入电压源(Vin2)的电压可以为任意大于零的值。
下面结合具体的实施实例对本发明方案及其工作原理做进一步说明。
由于本发明高可靠性双输入逆变器的方案一至方案四的工作原理和过程是相似的，方案五和方案六的工作原理和过程是相似的，故下面仅以实施方案一和实施方案五为例进行详细的说明。
对于本发明高可靠性双输入逆变器方案一，其输出电压vo正半周的工作原理和工作过程与输出电压vo负半周的工作原理和工作过程是相似的，此处仅以输出电压vo正半周为例进行说明。
在输出电压vo正半周，第三开关管(S3)、第四开关管(S4)、第六开关管(S6)、第二二极管(D2)和第四二极管(D4)保持关断状态，第五开关管(S5)保持开通状态，此时该方案的等效电路如图7所示。
在输出电压vo正半周，共有三种工作状态：第一直流输入电压源(Vin1)单独供电状态、第二直流输入电压源(Vin2)单独供电状态、两个直流输入源(Vin1、Vin2)都不供电状态(即续流状态)。
当第一开关管(S1)和第二开关管(S2)都导通时，第一二极管(D1)和第三二极管(D3)保持关断，等效电路如附图8所示。此时，只有第一直流输入电压源(Vin1)单独供电，电压vf等于Vin1。
当第一开关管(S1)关断，第二开关管(S2)导通时，第一二极管(D1)导通，第三二极管(D3)保持关断，等效电路如附图9所示。此时，只有第二直流输入电压源(Vin2)单独供电，电压vf等于Vin2。
当第二开关管(S2)关断时，第一二极管(D1)关断，第三二极管(D3)保持导通，等效电路如附图10所示。此时第一直流输入电压源(Vin1)和第二直流输入电压源(Vin2)都不向负载供电，电压vf等于0(即续流状态)。
从上述分析可以看出，本发明高可靠性双输入逆变器在输出电压vo的正半周能够产生三种电平作用于滤波电路，可以有效减小谐波分量，进而减小滤波器的体积和重量。
上述分析仅用于说明本发明高可靠性双输入逆变器最基本的工作原理，事实上，本发明可以采用的不同类型的控制策略，当控制策略不同时，其工作的过程也不完全相同。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
对于本发明高可靠性双输入逆变器方案五，其输出电压vo正半周的工作原理和工作过程与输出电压vo负半周的工作原理和工作过程是相似的，此处仅以输出电压vo正半周为例进行说明。
在输出电压vo正半周，第三开关管(S3)、第四开关管(S4)、第六开关管(S6)、第二二极管(D2)和第四二极管(D4)保持关断状态，第五开关管(S5)保持开通状态，此时该方案的等效电路如图11所示。
在输出电压vo正半周，共有四种工作状态：第一直流输入源(Vin1)单独供电状态、第二直流输入源(Vin2)单独供电状态、两个直流输入源(Vin1、Vin2)同时供电状态、两个直流输入源(Vin1、Vin2)都不供电状态(即续流状态)。
当第一开关管(S1)导通，第二开关管(S2)关断时，第一二极管(D1)导通，第三二极管(D3)关断，等效电路如附图12所示。此时，只有第一直流输入电压源(Vin1)单独供电，电压vf等于Vin1。
当第一开关管(S1)关断，第二开关管(S2)导通时，第三二极管(D3)导通，第一二极管(D1)关断，等效电路如附图13所示。此时，只有第二直流输入电压源(Vin2)单独供电，电压vf等于Vin2。
当第一开关管(S1)和第二开关管(S2)都导通时，第一二极管(D1)和第三二极管(D3)保持关断，等效电路如附图14所示。此时第一直流输入电压源(Vin1)和第二直流输入电压源(Vin2)同时向负载供电，电压vf等于两个直流输入电压源(Vin1、Vin2)的和，即Vin1+Vin2。
当第一开关管(S1)和第二开关管(S2)都关断时，第一二极管(D1)和第三二极管(D3)保持导通，等效电路如附图15所示。此时第一直流输入源(Vin1)和第二直流输入源(Vin2)都不向负载供电，电压vf等于0(即续流状态)。
从上述分析可以看出，本发明高可靠性双输入逆变器在输出电压vo的正半周能够产生四种电平作用于滤波电路，可以有效减小谐波分量，进而减小滤波器的体积和重量。
上述分析仅用于说明本发明高可靠性双输入逆变器最基本的工作原理，事实上，本发明可以采用的不同类型的控制策略，当控制策略不同时，其工作的过程也不完全相同。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高可靠性双输入逆变器，其特征在于：
所述一种高可靠性双输入逆变器由第一直流输入电压源(Vin1)、第二直流输入电压源(Vin2)、第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)、第四开关管(S4)、第五开关管(S5)、第六开关管(S6)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、第一滤波电感(L1)、第二滤波电感(L2)、滤波电容(C)和负载(R)构成；
所述第一直流输入电压源(Vin1)的正极连于第一开关管(S1)的集电极和第三开关管(S3)的集电极，第一开关管(S1)的发射极连于第二开关管(S2)的集电极和第一二极管(D1)的阴极，第三开关管(S3)的发射极连于第四开关管(S4)的集电极和第二二极管(D2)的阴极，第二开关管(S2)的发射极连于第三二极管(D3)的阴极和第一滤波电感(L1)的一端，第一滤波电感(L1)的另一端连于第六开关管(S6)的集电极、滤波电容(C)的一端和负载(R)的一端，负载(R)的另一端连于滤波电容(C)的另一端、第五开关管(S5)的集电极和第二滤波电感(L2)的一端，第二滤波电感(L2)的另一端连于第四二极管(D4)的阴极和第四开关管(S4)的发射极，第一二极管(D1)的阳极连于第二二极管(D2)的阳极和第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第一直流输入电压源(Vin1)的负极连于第二直流输入电压源(Vin2)的负极、第三二极管(D3)的阳极、第四二极管(D4)的阳极、第六开关管(S6)的发射极和第五开关管(S5)的发射极。
2.一种高可靠性双输入逆变器，其特征在于：
所述一种高可靠性双输入逆变器由第一直流输入电压源(Vin1)、第二直流输入电压源(Vin2)、第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)、第四开关管(S4)、第五开关管(S5)、第六开关管(S6)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、第一滤波电感(L1)、第二滤波电感(L2)、滤波电容(C)和负载(R)构成；
所述第一直流输入电压源(Vin1)的正极连于第二直流输入电压源(Vin2)的正极、第四二极管(D4)的阴极、第三二极管(D3)的阴极、第六开关管(S6)的集电极和第五开关管(S5)的集电极，第五开关管(S5)的发射极连接于第一滤波电感(L1)的一端、滤波电容(C)的一端和负载(R)的一端，负载(R)的另一端连于滤波电容(C)的另一端、第六开关管(S6)的发射极和第二滤波电感(L2)的一端，第二滤波电感(L2)的另一端连于第三二极管(D3)的阳极和第二开关管(S2)的集电极，第二开关管(S2)的发射极连于第一开关管(S1)的集电极第一二极管(D1)的阳极，第一滤波电感(L1)的另一端连于第四二极管(D4)的阳极和第四开关管(S4)的集电极，第四开关管(S4)的发射极连于第二二极管(D2)的阳极和第三开关管(S3)的集电极，第一二极管(D1)的阴极连于第二二极管(D2)的阴极和第二直流输入电压源(Vin2)的负极，第一开关管(S1)的发射极连于第三开关管(S3)的发射极和第一直流输入电压源(Vin1)的负极。
3.一种高可靠性双输入逆变器，其特征在于：
所述一种高可靠性双输入逆变器由第一直流输入电压源(Vin1)、第二直流输入电压源(Vin2)、第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)、第四开关管(S4)、第五开关管(S5)、第六开关管(S6)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、第一滤波电感(L1)、第二滤波电感(L2)、滤波电容(C)和负载(R)构成；
所述第一直流输入电压源(Vin1)的正极连于第二直流输入电压源(Vin2)的正极、第二开关管(S2)的集电极和第四开关管(S4)的集电极，第二开关管(S2)的发射极连于第三二极管(D3)的阴极和第一滤波电感(L1)的一端，第一滤波电感(L1)的另一端连于第六开关管(S6)的集电极、滤波电容(C)的一端和负载(R)的一端，负载(R)的另一端连于滤波电容(C)的另一端、第五开关管(S5)的集电极和第二滤波电感(L2)的一端，第二滤波电感(L2)的另一端连于第四开关管(S4)的发射极和第四二极管(D4)的阴极，第六开关管(S6)的发射极连于第二二极管(D2)的阳极和第三开关管(S3)的集电极，第二直流输入电压源(Vin2)的负极连于第三二极管(D3)的阳极、第四二极管(D4)的阳极、第一二极管(D1)的阴极和第二二极管(D2)的阴极，第五开关管(S5)的发射极连于第一二极管(D1)的阳极和第一开关管(S1)的集电极，第一直流输入电压源(Vin1)的负极连于第一开关管(S1)的发射极和第三开关管(S3)的发射极。
4.一种高可靠性双输入逆变器，其特征在于：
所述一种高可靠性双输入逆变器由第一直流输入电压源(Vin1)、第二直流输入电压源(Vin2)、第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)、第四开关管(S4)、第五开关管(S5)、第六开关管(S6)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、第一滤波电感(L1)、第二滤波电感(L2)、滤波电容(()和负载(R)构成；
所述第一直流输入电压源(Vin1)的正极连于第一开关管(S1)的集电极和第三开关管(S3)的集电极，第一开关管(S1)的发射极连于第一二极管(D1)的阴极和第五开关管(S5)的集电极，第三开关管(S3)的发射极连于第六开关管(S6)的集电极和第二二极管(D2)的阴极，第五开关管(S5)的发射极连于第一滤波电感(L1)的一端、滤波电容(C)的一端和负载(R)的一端，负载(R)的另一端连于滤波电容(C)的另一端、第六开关管(S6)的发射极和第二滤波电感(L2)的一端，第二滤波电感(L2)的另一端连于第二开关管(S2)的集电极和第三二极管(D3)的阳极，第三二极管(D3)的阴极连于第一二极管(D1)的阳极、第二二极管(D2)的阳极、第四二极管(D4)的阴极和第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第一滤波电感(L1)的另一端连于第四二极管(D4)的阳极和第四开关管(S4)的集电极，第一直流输入电压源(Vin1)的负极连于第二直流输入电压源(Vin2)的负极、第二开关管(S2)的发射极和第四开关管(S4)的发射极。
5.一种高可靠性双输入逆变器，其特征在于：
所述一种高可靠性双输入逆变器由第一直流输入电压源(Vin1)、第二直流输入电压源(Vin2)、第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)、第四开关管(S4)、第五开关管(S5)、第六开关管(S6)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、第一滤波电感(L1)、第二滤波电感(L2)、滤波电容(C)和负载(R)构成；
所述第一直流输入电压源(Vin1)的正极连于第一开关管(S1)的集电极和第三开关管(S3)的集电极，第一开关管(S1)的发射极连于第三二极管(D3)的阴极和第一滤波电感(L1)的一端，第一滤波电感(L1)的另一端连于第六开关管(S6)的集电极、滤波电容(C)的一端和负载(R)的一端，负载(R)的另一端连于滤波电容(C)的另一端、第五开关管(S5)的集电极和第二滤波电感(L2)的一端，第二滤波电感(L2)的另一端连于第三开关管(S3)的发射极和第四二极管(D4)的阴极，第六开关管(S6)的发射极连于第二二极管(D2)的阳极和第四开关管(S4)的集电极，第二二极管(D2)的阴极连于第三二极管(D3)的阳极、第四二极管(D4)的阳极、第一二极管(D1)的阴极、第一直流输入电压源(Vin1)的负极和第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第五开关管(S5)的发射极连于第一二极管(D1)的阳极和第二开关管(S2)的集电极，第二直流输入电压源(Vin2)的负极连于第二开关管(S2)的发射极和第四开关管(S4)的发射极。
6.一种高可靠性双输入逆变器，其特征在于：
所述一种高可靠性双输入逆变器由第一直流输入电压源(Vin1)、第二直流输入电压源(Vin2)、第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)、第四开关管(S4)、第五开关管(S5)、第六开关管(S6)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、第一滤波电感(L1)、第二滤波电感(L2)、滤波电容(C)和负载(R)构成；
所述第一直流输入电压源(Vin1)的正极连于第一开关管(S1)的集电极和第三开关管(S3)的集电极，第一开关管(S1)的发射极连于第五开关管(S5)的集电极和第一二极管(D1)的阴极，第三开关管(S3)的发射极连于第六开关管(S6)的集电极和第一二极管(D2)的阴极，第五开关管(S5)的发射极连于第一滤波电感(L1)的一端、滤波电容(C)的一端和负载(R)的一端，负载(R)的另一端连于滤波电容(C)的另一端、第六开关管(S6)的发射极和第二滤波电感(L2)的一端，第二滤波电感(L2)的另一端连于第二开关管(S2)的集电极和第三二极管(D3)的阳极，第三二极管(D3)的阴极连于第一二极管(D1)的阳极、第二二极管(D2)的阳极、第四二极管(D4)的阴极、第一直流输入电压源(Vin1)的负极和第二直流输入电压源(Vin2)的正极，第四二极管(D4)的阳极连于第一滤波电感(L1)的另一端和第四开关管(S4)的集电极，第二直流输入电压源(Vin2)的负极连于第二开关管(S2)的发射极和第四开关管(S4)的发射极。
7.根据权利要求1～6任一项所述的高可靠性双输入逆变器，其特征在于：所述第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)、第四开关管(S4)、第五开关管(S5)和第六开关管(S6)均选用带有寄生体二极管的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件，或在其集电极和发射极两端反并联二极管。
8.根据权利要求1-4任一项所述的高可靠性双输入逆变器，其特征在于：所述第一直流输入电压源(Vin1)的电压必须不低于第二直流输入电压源(Vin2)的电压。
9.根据权利要求5-6任一项所述的高可靠性双输入逆变器，其特征在于：所述第一直流输入电压源(Vin1)的电压和第二直流输入电压源(Vin2)的电压可以为任意大于零的值。
CN201510606400.1A 2015-09-21 2015-09-21 高可靠性双输入逆变器 Expired - Fee Related CN105099249B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510606400.1A CN105099249B (zh) 2015-09-21 2015-09-21 高可靠性双输入逆变器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510606400.1A CN105099249B (zh) 2015-09-21 2015-09-21 高可靠性双输入逆变器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105099249A CN105099249A (zh) 2015-11-25
CN105099249B true CN105099249B (zh) 2018-05-04

Family

ID=54579006

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510606400.1A Expired - Fee Related CN105099249B (zh) 2015-09-21 2015-09-21 高可靠性双输入逆变器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105099249B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105262355B (zh) * 2015-09-28 2018-08-14 南京航空航天大学 一种多端口逆变器
CN105553316A (zh) * 2016-01-26 2016-05-04 南京航空航天大学 双功率通路三相交直流变换器
CN105564263B (zh) * 2016-02-04 2017-12-22 周衍 多直流输入的pwm逆变驱动装置及其方法
CN106787923A (zh) * 2017-02-13 2017-05-31 南京航空航天大学 三端口双向多相交直流变换器
CN108448925A (zh) * 2018-04-04 2018-08-24 南京航空航天大学 高可靠性高能效双输入双向逆变器
CN110048628B (zh) * 2019-04-24 2021-02-05 南京航空航天大学 高可靠性双输入七电平静止变流器
CN110611446A (zh) * 2019-09-19 2019-12-24 南京航空航天大学 适用于三相双输入逆变器的扇区自适应空间矢量调制方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101656479A (zh) * 2009-09-24 2010-02-24 南京航空航天大学 零电压开关双输入全桥变换器
JP2010154642A (ja) * 2008-12-25 2010-07-08 Hitachi Ltd ３相インバータの電源回路保護装置
CN201789430U (zh) * 2009-03-02 2011-04-06 Abb研究有限公司 逆变器
CN102097943A (zh) * 2010-12-17 2011-06-15 南京航空航天大学 双输入直流变换器
CN102231600A (zh) * 2011-07-08 2011-11-02 南京航空航天大学 应用于弧焊逆变电源的新型全桥软开关电路
WO2013163780A1 (zh) * 2012-05-02 2013-11-07 上海康威特吉能源技术有限公司 一种交错并联并网逆变器及其控制方法
CN104201918A (zh) * 2014-08-13 2014-12-10 南京航空航天大学 一种双buck桥臂全桥逆变器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7046527B2 (en) * 2003-05-09 2006-05-16 Distributed Power, Inc. Power converter with ripple current cancellation using skewed switching techniques

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010154642A (ja) * 2008-12-25 2010-07-08 Hitachi Ltd ３相インバータの電源回路保護装置
CN201789430U (zh) * 2009-03-02 2011-04-06 Abb研究有限公司 逆变器
CN101656479A (zh) * 2009-09-24 2010-02-24 南京航空航天大学 零电压开关双输入全桥变换器
CN102097943A (zh) * 2010-12-17 2011-06-15 南京航空航天大学 双输入直流变换器
CN102231600A (zh) * 2011-07-08 2011-11-02 南京航空航天大学 应用于弧焊逆变电源的新型全桥软开关电路
WO2013163780A1 (zh) * 2012-05-02 2013-11-07 上海康威特吉能源技术有限公司 一种交错并联并网逆变器及其控制方法
CN104201918A (zh) * 2014-08-13 2014-12-10 南京航空航天大学 一种双buck桥臂全桥逆变器

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
一种新的双输入直流变换器;李艳等;《电工技术学报》;20080630;第23卷(第6期);全文 *
一种耦合电感双输入升降压变换器;张君君等;《电工技术学报》;20150131;第30卷(第1期);全文 *
双输入Buck变换器的单周期控制;杨东升;《电工技术学报》;20120131;第27卷(第1期);全文 *
多输入直流变换器电路拓扑及控制策略研究;李艳;《中国博士学位论文全文数据库》;20110615;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN105099249A (zh) 2015-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105099249B (zh) 高可靠性双输入逆变器
CN103051233B (zh) 一种非隔离型单相光伏并网逆变器及其开关控制时序
CN102005957A (zh) 单电源级联多电平变流器
CN106849728B (zh) 带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法
CN104578881A (zh) 一种新型z源并网变流器
CN105281361A (zh) 一种五电平双降压式并网逆变器
CN101635528B (zh) 一种正激式单级隔离逆变器
CN102684530A (zh) 一种具有无功补偿功能的无变压器型逆变器的控制方法
CN106877716B (zh) 一种带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器
CN106712558B (zh) 高可靠性五电平三相双输入逆变器
CN106712523B (zh) 一种升压三电平全桥变换器及其控制方法
CN105099248B (zh) 双输入单相逆变器
CN106452141B (zh) 一种无桥臂直通风险的三相双输入逆变器
CN203675000U (zh) 一种光伏并网微逆变器
CN105262355B (zh) 一种多端口逆变器
CN102403920B (zh) 三电平半桥光伏并网逆变器
CN108448925A (zh) 高可靠性高能效双输入双向逆变器
CN108964502A (zh) 一种单相非隔离有源钳位mosfet逆变器
CN202334357U (zh) 三电平半桥光伏并网逆变器
CN108988675A (zh) 一种单相非隔离mosfet并网逆变器
CN205336107U (zh) 一种交错并联boost软开关电路
CN103683920A (zh) 开关电感有源网络升压变换器
CN105529948B (zh) 双输入三相逆变器
CN107046369A (zh) 一种升压三相半桥变换器及其控制方法
CN105553316A (zh) 双功率通路三相交直流变换器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180504

Termination date: 20190921

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee