CN112117924A - 一种dcm单桥臂集成分裂源升压逆变器的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器的控制方法，所述控制方法应用于输出稳压模式下的独立逆变场合，包括：获取直流母线电压并与直流母线电压基准进行比较，并通过直流母线电压PI控制器实现直流侧升压控制；获取输出电压，并将输出电压与输出交流基准进行比较，通过输出电压PI控制器实现输出波形的正弦化与幅值控制。通过此方法可将DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器应用于输出稳压模式下的独立逆变场合，并可有效避免轻载运行时输出波形过调制现象，提高了输出波形质量。此外，提供了一种输入电感设计方法，可确保系统在整个工作范围内始终工作在电感电流断续模式，使得提供的控制方法可顺利实施。

Description

一种DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器的控制方法
技术领域
本发明涉及电气技术领域，具体涉及一种DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器的控制方法，尤其涉及一种应用于应用于输出稳压模式下的独立逆变场合的DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器的控制方法。
背景技术
两级式单相升压逆变器广泛应用于输入电压较低且变化范围较大的场合，其控制较为简单，但是功率器件数量较多，成本较高，且整体效率难以进一步提升。近年来，有学者提出单桥臂集成分裂源逆变器，其通过复用功率管，实现了传统两级式升压逆变器中前级DC-DC升压变换器(如Boost、Buck-Boost等)和后级单相电压源型逆变器的一个桥臂的集成，从而既实现了升压逆变，又减少了开关管及其驱动模块的数量，降低了成本，提高了变换效率。
传统单相VSI调制策略(如单极性倍频SPWM等)均可直接用于单桥臂集成分裂源逆变器。然而，在传统SPWM策略下，桥臂下管占空比呈正弦规律变化，导致输入电感电流含有较大幅值的低频脉动分量，增大了电流应力和通态损耗；此外，直流母线电压随着调制比M而变化，导致重载工况下开关管和直流母线电容的电压应力急剧增大。从功率解耦的视角看，单桥臂集成分裂源逆变器可以看成由直流升压和交流逆变两部分组成。因此，有学者提出了基于叠加原理的PWM+SPWM调制策略，即：与输入电感相连桥臂(称为升压桥臂)始终工作在PWM方式下，起到直流升压变换的作用；另一桥臂(称为逆变桥臂)始终工作在SPWM方式下，在升压桥臂的配合下输出所需的交流电压。该调制策略可以解决传统SPWM单相单桥臂分裂源逆变器面临的问题，但输入电感电流连续导通模式(Continuous Conduction Mode,CCM)下的电压增益小于1，不具有升压功能。若将输入电感设计在电流断续模式(Discontinuous Conduction Mode,DCM)，可以使PWM+SPWM调制策略的单桥臂集成分裂源逆变器具备升压能力。然而，其电压增益与占空比D、负载呈严重非线性关系，轻载条件下D将大幅度下降，导致输出波形因过调制而畸变。为此，有学者提出了一种变功率控制方法，即保持DCM单相单桥臂集成分裂源逆变器升压桥臂的开关频率和占空比不变，通过调节其并网功率来实现直流母线电压的闭环控制。该控制方法避免了轻载时的输出波形过调制问题，但需要利用输出功率作为控制自由度，因此不适用于独立逆变(输出稳压模式下负载功率恒定)的应用场合。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器的控制方法，解决了输出稳压模式下独立逆变的应用问题，且可有效避免输出波形过调制现象，输出波形质量高，具有更强的实用性。
为实现上述目的，现提出的方案如下：
一种DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器的控制方法，所述DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器应用于输出稳压模式下的独立逆变场合，所述控制方法包括以下步骤：
S1.获取直流母线电压，并与给定直流母线电压基准作差，得到第一误差；
S2.将所述第一误差送入直流母线电压控制器，由直流母线电压控制器产生第一控制信号，并将所述第一控制信号经调制产生脉冲频率调制信号，用于对第一开关管S1和第二开关管S2进行驱动；
S3.获取输出电压，并与给定交流输出基准作差，获得第二误差；
S4.将所述第二误差送入输出电压控制器，由输出电压控制器产生第二控制信号，并将所述第二控制信号经调制产生脉冲宽度调制信号，用于驱动所述第三开关管S3和第四开关管S4。
进一步的，步骤S2中，所述将所述第一控制信号经调制产生脉冲频率调制信号，具体为：
S21.将所述第一控制信号输入电压/频率值转换模块，得到对应载波信号频率值。将所述载波信号频率值通过限频模块进行上下限约束，并将所述限频模块输出频率值送入三角载波发生模块，输出频率可变的第一双极性三角载波信号；
S22.将平均值等于零的直流调制信号与所述第一双极性三角载波信号进行比较，形成占空比恒定为0.5的脉冲频率调制信号。
进一步的，步骤S4中，所述将所述第二控制信号经调制产生脉冲宽度调制信号，具体为：将第二控制信号经限幅模块后与固定频率的第二双极性三角载波信号进行比较形成脉冲宽度调制信号。
进一步的，所述频率可变的第一双极性三角载波信号的频率变化范围为10～100kHz。
进一步的，所述固定频率的第二双极性三角载波信号的频率为10kHz。
进一步的，所述DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器包括直流电源E、输入电感Lin、防反二极管D、升压桥臂、逆变桥臂、输出电容Cf、输出电感Lf和阻性负载RL，所述升压桥臂包括第一开关管S1、第二开关管S2，所述逆变桥臂包括第三开关管S3、第四开关管S4，直流电源E的正极与输入电感Lin的一端相连，输入电感Lin的另一端与防反二极管D的阳极相连，防反二极管D的阴极连接到第一开关管S1的源极和第二开关管S2的漏极；直流电源E的负极与第二开关管S2的源极、第四开关管S4的源极和直流母线电容Cdc的负极相连，直流母线电容Cdc的正极与第一开关管S1的漏极和第三开关管S3的漏极相连；输出电感Lf的一端连接到升压桥臂中点，另一端与输出电容Cf的一端连接，输出电容Cf的另一端连接到第三开关管S3的源极和第四开关管S4的漏极；输出电容Cf两端分别与阻性负载RL相连。其中，所述输入电感Lin的设计如下：
Figure BDA0002695673430000021
其中，fs1,min为限频模块的最小值，fs1,max为限频模块的最大值，Udc和E别为直流母线电压udc和直流电源电压E的平均值，D为升压桥臂第二开关管S2(下管)导通占空比，Po为输出功率。
本申请实施例将直流母线电压udc和直流母线电压基准udc,ref进行比较，通过直流母线电压控制器Gudc(s)实现直流升压控制；将输出电压uo与交流输出基准uo,ref进行比较，通过输出电压控制器Guo(s)控制，实现输出波形的正弦化与幅值控制。与常规方法相比，本提供的方法将升压桥臂(即第一开关管和第二开关管所组成桥臂)开关频率fs1作为控制自由度，从而使得输出功率不再作为控制自由度，故解决了独立逆变场合的应用问题，并且避免输出波形过调制，提高了输出波形质量。另外，提供了一种输入电感设计方法，可确保系统在整个工作范围内始终工作在电感电流断续模式，使得提供的控制方法可顺利实施。
附图说明
图1为本申请实施例公开的DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器及其控制方法示意图；其中，图(a)为DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器电路结构示意图；图(b)为DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器控制方法示意图；
图2为本申请实施例公开的DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器各关键信号的理论波形图；
图3为本申请实施例公开的电源电压E，输出功率Po和变量Fu的三维关系图；
图4(a)为采用本发明控制方法时电源电压E、直流母线电压udc、输出电压uo和输出电流io的仿真波形(电源电压E＝120V,输出功率Po＝500W)；
图4(b)为采用本发明控制方法时输出电压正半周期S2开关管驱信号ugs,S2、调制信号urac、uc2以及输入电感电流iLin的仿真波形图；
图4(c)为采用本发明控制方法时输出电压负半周期S2开关管驱信号ugs,S2、调制信号urac、uc2以及输入电感电流iLin的仿真波形图；
图5(a)为采用本发明控制方法时电源电压E、直流母线电压udc、输出电压uo和输出电流io的仿真波形(电源电压E＝150V,输出功率Po＝100W)；
图5(b)为采用本发明控制方法时输出电压正半周期S2开关管驱信号ugs,S2、调制信号urac、uc2以及输入电感电流iLin的仿真波形图；
图5(c)为采用本发明控制方法时输出电压负半周期S2开关管驱信号ugs,S2、调制信号urac、uc2以及输入电感电流iLin的仿真波形图；
图6(a)为电源电压E变化时电源电压E、直流母线电压udc、输出电压uo和输出电流io的仿真波形图；
图6(b)为输出功率Po变化时电源电压E、直流母线电压udc、输出电压uo和输出电流io的仿真波形图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发申请实施例公开了一种如图1(a)所示结构的DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器的控制方法，该DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器包括直流电源E、输入电感Lin，防反二极管D，第一、第二开关管S1、S2构成的升压桥臂，第三、第四开关管S3、S4构成的逆变桥臂，输出电容Cf、输出电感Lf和阻性负载RL。直流电源E的正极与输入电感Lin的一端相连，输入电感Lin的另一端与防反二极管D的阳极相连，防反二极管D的阴极连接到第一开关管S1的源极和第二开关管S2的漏极(连接点命名为升压桥臂中点A)；直流电源E的负极与第二开关管S2的源极、第四开关管S4的源极和直流母线电容Cdc的负极相连，直流母线电容Cdc的正极与第一开关管S1的漏极和第三开关管S3的漏极相连；输出电感Lf的一端连接到升压桥臂中点，另一端与输出电容Cf的一端连接，输出电容Cf的另一端连接到第三开关管S3的源极和第四开关管S4的漏极(连接点命名为逆变桥臂中点B)；输出电容Cf两端分别与阻性负载RL相连。
所述控制方法应用于输出稳压模式下的独立逆变场合，如图1(b)所示，其控制方法包括以下步骤：
S100.根据系统设计指标，接给定直流母线电压基准udc,ref，并通过电压传感器采集直流母线电压udc，将直流母线电压基准udc,ref减去直流母线电压udc，得到第一误差e1；
S200.将第一误差e1送入直流母线电压控制器Gudc(s)，由直流母线电压控制器Gudc(s)产生第一控制信号c1，并将所述第一控制信号c1经调制产生脉冲频率调制信号。
本发明中，第一控制信号c1经调制产生脉冲频率调制信号具体为：
S201.将第一控制信号c1送入电压/频率值转换模块；通过电压/频率值转换模块处理，从而将第一控制信号c1转换成相应的载波信号频率值fs1；
S202.将载波信号频率值fs1输入限频模块进行处理，限频模块的最小值fs1,min与最大值fs1,max由系统允许的升压桥臂开关频率变化范围决定；将限频模块的输出频率值作为三角载波发生模块Vtri的输入，输出频率可变的第一双极性三角载波信号uc1，第一双极性三角载波信号uc1频率在数值上与限频模块的输出频率值相同。
S203.将平均值等于零的直流调制信号urdc与第一双极性三角载波信号uc1进行比较，形成占空比恒定为0.5的脉冲频率调制信号ugs,S2及其取反信号ugs,S1，用于对所述DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器的第二开关管S2和第一开关管S1进行驱动；本发明中，直流母线电压控制器Gudc(s)可以采用比例积分控制器。
S300.根据设计指标中给出的负载额定电压，得到交流输出基准uo,ref，并通过电压传感器采集输出电压uo，两者求差得到第二误差e2；
S400.将第二误差e2输入输出电压控制器Go(s)，由输出电压控制器Go(s)产生第二控制信号c2；将第二控制信号c2通过限幅模块进行处理；限幅模块上限值选取为第二双极性载波uc2的幅值Ucm(如图2所示)，下限值选取为-Ucm，限幅模块输出作为交流调制信号urac；将交流调制信号urac与固定频率的第二双极性三角载波信号uc2进行比较，产生脉冲宽度调制信号ugs,S4及其取反信号ugs,S3，用于驱动所述DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器的第四开关管S4和第三开关管S3。本发明中，输出电压控制器Go(s)可以采用比例积分控制器。
不断重复上述步骤，最终控制DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器的直流母线电压udc与期望值相同，输出电压波形成完整的正弦波，其幅值与控制目标相同。
本发明提供的控制方法中DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器各关键信号的理论波形图如图2所示。
需要解释的是，为了说明本发明控制方法与常规方法的差异性，根据图1所示的DCM分裂源升压逆变器进行了下述分析过程：
由于输入电感工作DCM模式，分裂源升压逆变器的直流升压环节与传统DCM Boost变换器具有相同的稳态特性，故
Figure BDA0002695673430000041
上式中，Udc为直流母线电压udc的平均值，D为升压桥臂第二开关管S2(下管)导通占空比，fs1为升压桥臂开关频率，Po为输出功率。
具体的，现有控制方法需要将式(1)中输出功率Po作为控制自由度以实现直流侧的控制。然而，当DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器的输出为负载时，输出稳压模式下输出功率Po恒定，因此无法作为控制自由度。而本发明中将升压桥臂开关频率fs1作为控制自由度，从而输出功率Po不再受到约束，故解决了输出稳压模式下直流侧的控制问题。此外，又由于占空比D固定，故有效避免输出波形过调制现象，提高了输出波形质量。
需要解释的是，本文控制方法实现的前提为输入电感Lin始终工作于DCM模式。为了确保本文控制方法在整个工作范围内可实现单桥臂集成分裂源升压逆变器的直流侧升压和交流侧逆变，提供了一种输入电感的设计过程：
根据式(1)，可进一步得到
Figure BDA0002695673430000042
Figure BDA0002695673430000043
由式(3)可知，输入电感值Lin的大小取决于系统的静态工作点(E,Po,Udc,D)和开关频率fs1。为了在所有工况下确保升压电感Lin工作于DCM模式，则需要满足：
Figure BDA0002695673430000044
Figure BDA0002695673430000045
故有：
Figure BDA0002695673430000046
式中，fs1,min为限频模块的最小值，fs1,max为限频模块的最大值。
此即输入电感Lin的可取值范围。
本发明基于如下设计指标进行Lin的设计：升压桥臂允许开关频率范围fs1＝10～100kHz，逆变桥臂开关频率fs2＝10kHz，占空比D＝0.5，电源电压E＝120～150V，直流母线电压Udc＝400V，输出电压控制目标值为110V/50Hz，输出功率Po＝100～500W。
令
Figure BDA0002695673430000047
图3给出了E，Po，Fu三者的三维关系图。可以看出，当E＝120V，Po＝500W时，Fu取最小值，故Min(Fu)＝41.1；当E＝150V，Po＝100W时，Fu取最大值，故Max(Fu)＝360；由此可得
Figure BDA0002695673430000051
Figure BDA0002695673430000052
0.45mH≤Lin≤0.52mH (10)
综上，取Lin＝0.48μH。
下面通过仿真来验证本发明控制方法的可行性。主电路储能元件参数如下：直流母线电容Cdc＝470μF，输出电容Cf＝3.3μF，输入电感Lin＝0.48mH，输电感Lf＝8mH。图4、图5分别给出了E＝120V，Po＝500W和E＝150V，Po＝100W两种工况下的仿真波形。
图4(a)、5(a)为该DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器的电源电压E、直流母线电压udc、输出电压uo和输出电流io的波形；图4(b)、5(b)给出了E＝120V，Po＝500W和E＝150V，Po＝100W两种工况下输出电压正半周期S2开关管驱信号ugs,S2，调制信号urac和uc2以及电感电流iLin的波形；图4(c)、5(c)给出了E＝120V，Po＝500W和E＝150V，Po＝100W两种工况下输出电压负半周期S2开关管驱信号ugs,S2，调制信号urac和uc2以及电感电流iLin的波形。可以看出，在以上工况下，iLin均断续，直流母线电压平均值为400V，输出交流电压约为110V/50Hz，均与控制目标值基本吻合，且调制部分信号与理论分析完全一致。以上结果表明，采用本文控制方法的确可以实现DCM单相单桥臂集成分裂源升压逆变器的直流升压和输出逆变。此外，升压桥臂开关频率12.31kHz≤fs1≤88.08kHz，与fs1理论范围[10kHz,100kHz]基本吻合，从而验证了输入电感设计方法的正确性。
图6给出了电源电压变化和负载变化两种情况下逆变器的仿真波形。可以看出，当电源电压E由120V突变至150V或输出功率Po由100W突变至500W时，系统均能始终实现直流母线电压的恒压控制(Udc＝400V)和110V/50Hz交流正弦输出，从而验证了本文控制方法的正确性。
因此，综合上述分析可知，本发明提出的DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器的控制方法，通过改变系统控制自由度，解决了输出稳压模式下独立逆变的应用问题，且可有效避免输出波形过调制现象，输出波形质量高。此外，本发明提出的一种输入电感的设计过程，可确保本文控制方法在整个工作范围内顺利实施。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在实际的关系或者顺序。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，而非对其限制。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器的控制方法，所述DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器应用于输出稳压模式下的独立逆变场合，所述DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器包括直流电源E、输入电感Lin、防反二极管D、升压桥臂、逆变桥臂、输出电容Cf、输出电感Lf和阻性负载RL，所述升压桥臂包括第一开关管S1、第二开关管S2，所述逆变桥臂包括第三开关管S3、第四开关管S4，直流电源E的正极与输入电感Lin的一端相连，输入电感Lin的另一端与防反二极管D的阳极相连，防反二极管D的阴极连接到第一开关管S1的源极和第二开关管S2的漏极；直流电源E的负极与第二开关管S2的源极、第四开关管S4的源极和直流母线电容Cdc的负极相连，直流母线电容Cdc的正极与第一开关管S1的漏极和第三开关管S3的漏极相连；输出电感Lf的一端连接到升压桥臂中点，另一端与输出电容Cf的一端连接，输出电容Cf的另一端连接到第三开关管S3的源极和第四开关管S4的漏极；输出电容Cf两端分别与阻性负载RL相连，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
S1.获取直流母线电压，并与给定直流母线电压基准作差，得到第一误差；
S2.将所述第一误差送入直流母线电压控制器，由直流母线电压控制器产生第一控制信号，并将所述第一控制信号经调制产生脉冲频率调制信号，用于对第一开关管S1和第二开关管S2进行驱动；
S3.获取输出电压，并与给定交流输出基准作差，获得第二误差；
S4.将所述第二误差送入输出电压控制器，由输出电压控制器产生第二控制信号，并将所述第二控制信号经调制产生脉冲宽度调制信号，用于驱动所述第三开关管S3和第四开关管S4。
2.根据权利要求1所述的DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器的控制方法，其特征在于，步骤S2中，所述将所述第一控制信号经调制产生脉冲频率调制信号，具体为：
S21.将所述第一控制信号输入电压/频率值转换模块，得到对应载波信号频率值，将所述载波信号频率值通过限频模块进行上下限约束，并将所述限频模块输出频率值送入三角载波发生模块，输出频率可变的第一双极性三角载波信号；
S22.将平均值等于零的直流调制信号与所述第一双极性三角载波信号进行比较，形成占空比恒定为0.5的脉冲频率调制信号。
3.根据权利要求1所述的DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器的控制方法，其特征在于，步骤S4中，所述将所述第二控制信号经调制产生脉冲宽度调制信号，具体为：将第二控制信号经限幅模块后与固定频率的第二双极性三角载波信号进行比较形成脉冲宽度调制信号。
4.根据权利要求2所述的DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器的控制方法，其特征在于，所述频率可变的第一双极性三角载波信号的频率变化范围为10～100kHz。
5.根据权利要求3所述的DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器的控制方法，其特征在于，所述固定频率的第二双极性三角载波信号的频率为10kHz。
6.根据权利要求1所述的DCM单桥臂集成分裂源升压逆变器的控制方法，其特征在于，所述输入电感Lin的设计如下：
Figure FDA0002695673420000011
其中，fs1,min为限频模块的最小值，fs1,max为限频模块的最大值，Udc和E别为直流母线电压udc和直流电源电压E的平均值，D为升压桥臂第二开关管S2导通占空比，Po为输出功率。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113224964A (zh) * 2021-06-16 2021-08-06 南通大学 一种单相单级式升压逆变器的控制方法
CN113517824A (zh) * 2021-06-24 2021-10-19 南京航空航天大学 一种单相单级式六开关双输出分裂源升压逆变器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3236575A1 (en) * 2014-12-17 2017-10-25 Daikin Industries, Ltd. Charge/discharge circuit, control method for charge/discharge circuit, control device for charge/discharge circuit, and direct power converter
CN110336459A (zh) * 2019-07-31 2019-10-15 南通大学 一种用于光伏储能系统的新型三端口Boost集成式变换器及控制方法
CN111355397A (zh) * 2020-04-17 2020-06-30 南通大学 输入电流连续的单相高增益光伏并网逆变器及控制方法
CN111600502A (zh) * 2020-05-27 2020-08-28 南通大学 一种ccm单桥臂集成单相升压逆变器及控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3236575A1 (en) * 2014-12-17 2017-10-25 Daikin Industries, Ltd. Charge/discharge circuit, control method for charge/discharge circuit, control device for charge/discharge circuit, and direct power converter
CN110336459A (zh) * 2019-07-31 2019-10-15 南通大学 一种用于光伏储能系统的新型三端口Boost集成式变换器及控制方法
CN111355397A (zh) * 2020-04-17 2020-06-30 南通大学 输入电流连续的单相高增益光伏并网逆变器及控制方法
CN111600502A (zh) * 2020-05-27 2020-08-28 南通大学 一种ccm单桥臂集成单相升压逆变器及控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AHMED ABDELHAKIM, ET AL: "Split-source inverter", 《 IECON 2015 - 41ST ANNUAL CONFERENCE OF THE IEEE INDUSTRIAL ELECTRONICS SOCIETY》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113224964A (zh) * 2021-06-16 2021-08-06 南通大学 一种单相单级式升压逆变器的控制方法
CN113224964B (zh) * 2021-06-16 2021-11-12 南通大学 一种单相单级式升压逆变器的控制方法
CN113517824A (zh) * 2021-06-24 2021-10-19 南京航空航天大学 一种单相单级式六开关双输出分裂源升压逆变器
CN113517824B (zh) * 2021-06-24 2022-07-22 南京航空航天大学 一种单相单级式六开关双输出分裂源升压逆变器

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