CN107979301B - 一种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法 - Google Patents

一种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107979301B
CN107979301B CN201711164775.2A CN201711164775A CN107979301B CN 107979301 B CN107979301 B CN 107979301B CN 201711164775 A CN201711164775 A CN 201711164775A CN 107979301 B CN107979301 B CN 107979301B
Authority
CN
China
Prior art keywords
duty ratio
sections
widths
inverter
bridge arm
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.)
Active
Application number
CN201711164775.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107979301A (zh
Inventor
李子楷
周玉斐
吴旗斌
何新安
吴郁
盛伦辉
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 CN201711164775.2A priority Critical patent/CN107979301B/zh
Publication of CN107979301A publication Critical patent/CN107979301A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107979301B publication Critical patent/CN107979301B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

本发明公开了一种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法，是四种直通插入方式的组合，将统六段直通调制（直通插入方式四）作为其中的一种直通插入方式，并另外提出三种直通插入方式。在相同的输出电压增益条件下，与传统六段直通调制方式相比，使用混合六段直通调制能够减小无源网络及桥臂开关管电压应力，减小桥臂开关管开关损耗及直通状态下的导通损耗，具有更高的变换效率。同时新调制方法能减小电感电流纹波，即减小了无源网络的电感体积。根据不同的输出电压增益可选择两种直通混合调制或四种直通混合调制，在增益较小时，四种直通混合调制的开关管电压应力及电感电流纹波均更小。

Description

一种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法
技术领域
本发明涉及单级升压逆变器的调制方法，尤其涉及一种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法。
背景技术
近年来提出的单级升压逆变器，在逆变器前加入阻抗源网络，能够在不增加有源器件的同时实现单级升压，如Z源逆变器、准Z源逆变器等。如图1所示的准Z源逆变器，除了与传统的电压源逆变器一样具有8个开关状态外，还增加了一种额外的开关状态，即逆变器同一桥臂上下管同时导通，称为“直通零矢量”。这一类的拓扑，利用直通零矢量实现升压，它们能够使用相同的调制方法。传统六段直通调制在一个开关周期内，将直通平均分为六份，并且不增加额外的开关次数，这种六段直通调制具有更高的直通频率，电感电流纹波及电容电压纹波小。但传统的六段直通调制存在对零矢量利用不充分的问题，无法对逆变器体积及开关器件电压应力更进一步减小。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法，采用以下第一至第四直通插入方式混合调制：
第一直通插入方式：六段直通全部压缩“000”矢量；直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补；将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比增加六段直通宽度，次大占空比增加四段直通宽度，最小占空比增加两段直通宽度；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比减小四段直通宽度，次小占空比减小两段直通宽度，最大占空比宽度不变；
第二直通插入方式：六段直通全部压缩“111”矢量；直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补；将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比宽度不变，次大占空比减小两段直通宽度，最小占空比减小四段直通宽度；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比增加两段直通宽度，次小占空比增加四段直通宽度，最大占空比增加六段直通宽度；
第三直通插入方式：四段直通压缩“000”矢量，两段直通压缩“111”矢量；直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补；将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比增加四段直通宽度，次大占空比增加两段直通宽度，最小占空比宽度不变；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比减小两段直通宽度，次小占空比(Sbn)宽度不变，最大占空比增加两段直通宽度；
第四直通插入方式：四段直通压缩“111”矢量，两段直通压缩“000”矢量；直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补。将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比增加两段直通宽度，次大占空比宽度不变，最小占空比减小两段直通宽度；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比宽度不变，次小占空比增加两段直通宽度，最大占空比增加四段直通宽度。
本发明还公开了另一种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法，采用以下第三至第四直通插入方式混合调制：
第三直通插入方式：四段直通压缩“000”矢量，两段直通压缩“111”矢量；直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补；将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比增加四段直通宽度，次大占空比增加两段直通宽度，最小占空比宽度不变；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比减小两段直通宽度，次小占空比(Sbn)宽度不变，最大占空比增加两段直通宽度；
第四直通插入方式：四段直通压缩“111”矢量，两段直通压缩“000”矢量；直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补。将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比增加两段直通宽度，次大占空比宽度不变，最小占空比减小两段直通宽度；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比宽度不变，次小占空比增加两段直通宽度，最大占空比增加四段直通宽度。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1.不增加额外开关次数，插入六段均匀直通，具有较高的系统效率及较低的输出电压总谐波；
2.与传统六段直通调制相比，在相同的输出电压增益条件下，本发明能够减小无源网络及桥臂开关管电压应力，减小桥臂开关管开关损耗及直通状态下的导通损耗。同时能减小电感电流纹波，即减小了无源网络的电感体积。
附图说明
图1是准Z源逆变器拓扑图；
图2中(a)、(b)、(c)、(d)分别是本发明中第一至第四直通插入方式驱动的示意图；
图3是三相驱动占空比函数曲线图；
图4是传统零矢量D000和D111的函数曲线图；
图5是传统零矢量D000和D111定义示意图；
图6是传统零矢量D000和D111关系与直通插入方式选择图；
图7是输出电压增益与升压因子的关系图；
图8是输出电压增益与电感电流纹波因子的关系图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。
如图2(a)至图2(d)所示，本发明公开了四种直通插入方式：
第一直通插入方式：六段直通全部压缩“000”矢量。直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补。将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比(Sa)增加六段直通宽度，次大占空比(Sb)增加四段直通宽度，最小占空比(Sc)增加两段直通宽度；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比(San)减小四段直通宽度，次小占空比(Sbn)减小两段直通宽度，最大占空比(Scn)宽度不变。
第二直通插入方式：六段直通全部压缩“111”矢量。直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补。将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比(Sa)宽度不变，次大占空比(Sb)减小两段直通宽度，最小占空比(Sc)减小四段直通宽度；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比(San)增加两段直通宽度，次小占空比(Sbn)增加四段直通宽度，最大占空比(Scn)增加六段直通宽度。
第三直通插入方式：四段直通压缩“000”矢量，两段直通压缩“111”矢量。直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补。将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比(Sa)增加四段直通宽度，次大占空比(Sb)增加两段直通宽度，最小占空比(Sc)宽度不变；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比(San)减小两段直通宽度，次小占空比(Sbn)宽度不变，最大占空比(Scn)增加两段直通宽度。
第四直通插入方式：四段直通压缩“111”矢量，两段直通压缩“000”矢量。直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补。将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比(Sa)增加两段直通宽度，次大占空比(Sb)宽度不变，最小占空比(Sc)减小两段直通宽度；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比(San)宽度不变，次小占空比(Sbn)增加两段直通宽度，最大占空比(Scn)增加四段直通宽度。
本发明公开了两种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法，一种采用第一至第四直通插入方式混合调制，另一种采用第三直通插入方式、第四直通插入方式混合调制。
以图1所示的准Z源逆变器为例，依据以下步骤选择混合调制方法方式：
步骤1)，根据图3所示的三相驱动占空比函数曲线，得到图4所示的传统零矢量D000和D111的函数曲线。传统零矢量定义如图5所示，传统零矢量“000”和“111”的宽度分别为：
式中，DA(t)、DB(t)、DC(t)分别为三相驱动占空比。
步骤2)，根据图6所示的两零矢量关系选择直通插入方式；
步骤3)，根据传统的六段直通调制、两种直通插入方式混合调制、四种直通插入方式混合调制的输出电压增益与升压因子的关系，如图7所示。以及输出电压增益与电感电流纹波因子的关系，如图8所示。得到混合调制选择：
当输出电压增益G<1.311时，用四种直通混合调制的电感电流纹波更小；当输出电压增益G>1.311时，用两种直通混合调制的电感电流纹波更小；
当输出电压增益时，用四种直通混合调制的无源网络及桥臂开关管电压应力更小；当输出电压增益/>时，两种和四种直通混合调制的无源网络及桥臂开关管电压应力相等；
当时，根据实际应用中电压应力及电感电流纹波要求选择直通混合调制方式。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法，其特征在于，采用以下第一至第四直通插入方式混合调制：
第一直通插入方式：六段直通全部压缩“000”矢量；直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补；将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比增加六段直通宽度，次大占空比增加四段直通宽度，最小占空比增加两段直通宽度；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比减小四段直通宽度，次小占空比减小两段直通宽度，最大占空比宽度不变；
第二直通插入方式：六段直通全部压缩“111”矢量；直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补；将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比宽度不变，次大占空比减小两段直通宽度，最小占空比减小四段直通宽度；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比增加两段直通宽度，次小占空比增加四段直通宽度，最大占空比增加六段直通宽度；
第三直通插入方式：四段直通压缩“000”矢量，两段直通压缩“111”矢量；直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补；将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比增加四段直通宽度，次大占空比增加两段直通宽度，最小占空比宽度不变；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比减小两段直通宽度，次小占空比（S bn）宽度不变，最大占空比增加两段直通宽度；
第四直通插入方式：四段直通压缩“111”矢量，两段直通压缩“000”矢量；直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补；将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比增加两段直通宽度，次大占空比宽度不变，最小占空比减小两段直通宽度；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比宽度不变，次小占空比增加两段直通宽度，最大占空比增加四段直通宽度。
2.一种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法，其特征在于，采用以下第三至第四直通插入方式混合调制：
第三直通插入方式：四段直通压缩“000”矢量，两段直通压缩“111”矢量；直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补；将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比增加四段直通宽度，次大占空比增加两段直通宽度，最小占空比宽度不变；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比减小两段直通宽度，次小占空比（S bn）宽度不变，最大占空比增加两段直通宽度；
第四直通插入方式：四段直通压缩“111”矢量，两段直通压缩“000”矢量；直通插入前逆变器同一桥臂上下开关管驱动波形互补；将逆变器上桥臂的三个开关驱动占空比排序，最大占空比增加两段直通宽度，次大占空比宽度不变，最小占空比减小两段直通宽度；将逆变器下桥臂的三个开关管驱动占空比排序，最小占空比宽度不变，次小占空比增加两段直通宽度，最大占空比增加四段直通宽度。
CN201711164775.2A 2017-11-21 2017-11-21 一种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法 Active CN107979301B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711164775.2A CN107979301B (zh) 2017-11-21 2017-11-21 一种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711164775.2A CN107979301B (zh) 2017-11-21 2017-11-21 一种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107979301A CN107979301A (zh) 2018-05-01
CN107979301B true CN107979301B (zh) 2023-10-27

Family

ID=62010730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711164775.2A Active CN107979301B (zh) 2017-11-21 2017-11-21 一种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107979301B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101267168A (zh) * 2008-01-18 2008-09-17 南京航空航天大学 Z源逆变器及其软启动方法
CN102223095A (zh) * 2011-06-21 2011-10-19 哈尔滨工业大学（威海） 一种高增益z源逆变器
CN105099253A (zh) * 2015-09-07 2015-11-25 西安交通大学 Z源逆变器最大升压和最小开关频率脉宽调制方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101267168A (zh) * 2008-01-18 2008-09-17 南京航空航天大学 Z源逆变器及其软启动方法
CN102223095A (zh) * 2011-06-21 2011-10-19 哈尔滨工业大学（威海） 一种高增益z源逆变器
CN105099253A (zh) * 2015-09-07 2015-11-25 西安交通大学 Z源逆变器最大升压和最小开关频率脉宽调制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
An optimal PWM strategy of Z-source inverters;Yu Tang等;《2013 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition》;第4221-4226 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107979301A (zh) 2018-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107769573B (zh) 双边lcc网络的wpt系统恒流恒压输出可调的参数设置方法
CN104052296B (zh) 用于开关模式功率转换器的系统和方法
CN202424533U (zh) 一种宽范围高压输出变换器
US8581561B2 (en) DC-DC boost converter circuit with an output stabilization circuit and method for driving the same
CN100438303C (zh) 五电平双降压式全桥逆变器
CN104218813B (zh) 电感电容复合利用的级联型谐振dc‑dc变换电路
CN108599564A (zh) 一种电容电压断续模式电容串接式交错并联Bcuk PFC变换器
CN108365746A (zh) 一种基于耦合电感的高增益双向四相dc-dc变换器及控制方法
CN101814827A (zh) 两级式的高压输入低压大电流输出型直流变换器
KR102344534B1 (ko) 전력변환부
CN101895223A (zh) 双Cuk升降压输出并联型逆变器
CN107959432A (zh) 一种箝位电路及具有提升升压比并抑制直流母线电压尖峰的y源逆变器
CN110277912B (zh) 一种直流升压变换电路
CN109450260A (zh) 一种电容串接式交错并联反激电路
CN113346750A (zh) 基于耦合电感的软开关同相buck-boost变换器及控制方法
CN100433527C (zh) 双升降式逆变器
Rahman et al. Development of DC-DC converters–A review
CN103023315A (zh) 一种Boost升压电路
CN104052271B (zh) Z源高增益直流升压变换器
CN105591558A (zh) 一种单极高功率因数推挽双正激电路及设计方法
CN107979301B (zh) 一种单级升压逆变器的混合六段直通调制方法
CN209389955U (zh) Llc谐振变换电路及其工作模式的确定装置
CN111181411A (zh) 变/定母线电压超宽增益范围双向dc/dc变换器
CN114900048A (zh) 一种三相双向dc-dc变换器
CN205584027U (zh) 高效隔离型多路宽电压输出开关电源的电路拓扑结构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant