CN104333246A - Cuk-Sepic单级逆变器 - Google Patents
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Abstract
一种Cuk-Sepic单级逆变器包括电路1和电路2。电路1在输出电压的正半周工作;电路2在输出电压的负半周工作;电路1和电路2属于升降压变换器,因此组合逆变器具有内在升压能力。该逆变器为单输入电源,克服传统输出并联组合型单级逆变器需要双输入电源的缺点。此外,逆变器为半周期工作,工作时电流流经器件少,提升了效率。控制方案简单,易于实现。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种单级逆变器,属于电能变换装置中的逆变器。
二、背景技术
随着太阳能等可再生能源发电的发展,具有内在升压能力的单级逆变器得到了广泛的研究和应用,而高可靠性、高功率密度、小体积一直是单级逆变器发展的目标。相对于传统的单级逆变器,Cuk-Sepic单级逆变器可以实现单电源输入,同时输出电流纹波小,具有内在升压能力,满足低输入电压等级场合需求。
三、发明内容
1、发明目的:本发明目的是提供一种可以实现单电源输入、输出电流纹波小、具有内在升压能力的单级逆变器。
2、技术方案:为了解决上述技术问题,本发明的Cuk-Sepic单级逆变器包括电路1和电路2。电路1包括第一电感L1、第一开关管S1、第一电容C1、第一二极管D1、第二电感L2、第二电容C2、第二开关管S2;电路2包括第三电感L3、第三开关管S3、第三电容C3、第四电感L4、第二二极管D2、第四电容C4、第四开关管S4。本发明的Cuk-Sepic单级逆变器特征在于,第一电感L1的一端、第三电感L3的一端与外接电源E的正极连接;第一电感L1的另一端、第一开关管S1的一端与第一电容C1的一端相连;第一二极管D1的阳极、第二电感L2的一端与第一电容C1的另一端连接;第二电感L2的另一端、第二电容C2的一端与第二开关管S2的一端相连;第三电感L3的另一端、第三开关管S3的一端与第三电容C3的一端连接;第二二极管D2的阳极、第四电感L4的一端与第三电容C3的另一端相连;第二二极管D2的阴极、第四电容C4一端与第四开关管S4的一端相连;第二开关管S2的另一端、第四开关管S4的另一端与外接负载的一端连接;外接电源E的负极、第一开关管S1的另一端、第一二极管D1的阴极、第二电容C2的另一端、第三开关管S3的另一端、第四电感L4的另一端以及第四电容C4的另一端与外接负载的另一端相连。
3、有益效果:本发明的Cuk-Sepic单级逆变器,具有如下优点:(1)单输入电源,克服传统输出并联组合型单级逆变器需要双输入电源的缺点;(2)输出电流纹波小;(3)具有内在升压能力;(4)半周期工作,工作时电流流经器件少,提升了效率;(5)控制方案简单,易于实现。
四、附图说明
图1是本发明的Cuk-Sepic单级逆变器的电路结构示意图,标号名称:1.电路1;2.电路2。
图2是本发明的Cuk-Sepic单级逆变器的电路各开关模态示意图。
图中的主要符号名称:S1、S2、S3、S4——第一、第二、第三、第四开关管;C1~C4——第一~第四电容;L1、L2——第一、二电感;E——外接电源;D1~D2——第一~第二二极管;R——外接负载。
五、具体实施方式
如图1所示,本实例是Cuk-Sepic单级逆变器,其特征在于,第一电感L1的一端、第三电感L3的一端与外接电源E的正极连接;第一电感L1的另一端、第一开关管S1的一端与第一电容C1的一端相连;第一二极管D1的阳极、第二电感L2的一端与第一电容C1的另一端连接;第二电感L2的另一端、第二电容C2的一端与第二开关管S2的一端相连;第三电感L3的另一端、第三开关管S3的一端与第三电容C3的一端连接;第二二极管D2的阳极、第四电感L4的一端与第三电容C3的另一端相连;第二二极管D2的阴极、第四电容C4一端与第四开关管S4的一端相连;第二开关管S2的另一端、第四开关管S4的另一端与外接负载的一端连接;外接电源E的负极、第一开关管S1的另一端、第一二极管D1的阴极、第二电容C2的另一端、第三开关管S3的另一端、第四电感L4的另一端以及第四电容C4的另一端与外接负载的另一端相连。
电路1反极性输出,电路2正极性输出,因此,该单级逆变器仅需单输入电源。电路1和电路2属于升降压变换器,因此具有内在升压能力。此外,逆变器为半周期工作,工作时电流流经器件少,提升了效率。
下面以附图1为主电路结构,结合附图2来叙述本发明的Cuk-Sepic单级逆变器的具体工作原理和工作模态。在输出电压的正半周,第二开关管S2一直导通,第一开关管S1高频正弦调制;在输出电压的负半周,第四开关管S4一直导通,第三开关管S3高频正弦调制。在一个开关周期内有四种工作模态,分别为:
工作模态I:如图2(a)所示,在输出电压的正半周,第二开关管S2一直导通。此时,第一开关管S1导通,第一二极管D1截止。第一电感L1的电流在外接电源E的作用下线性上升,第一电感L1处于储能增加阶段。第一电容C1经第一开关管S1、第二电感L2、第二开关管S2向第二电容C2和外接负载R提供能量。
工作模态II:如图2(b)所示,第二开关管S2继续导通。此时,第一开关管S1关断,由于第二电感L2电流不能突变,第二电感L2电压极性反向,将通过第一二极管D1续流,向第二电容C2和外接负载R提供能量。同时,外接电源E通过第一电感L1向第一电容C1充电。
工作模态III:如图2(c)所示,在输出电压的负半周,第四开关管S4一直导通。此时,第一开关管S3导通,第二二极管D2截止。第一电感L3的电流在外接电源E的作用下线性上升,第三电感L3处于储能增加阶段。第三电容C3经第一开关管S1给第四电感L4充电,第四电容C4向外接负载R提供能量。
工作模态IV:如图2(d)所示,第四开关管S4继续导通。此时,第一开关管S3关断,第二二极管D2导通。外接电源E、第三电感L3不仅向外接负载R提供能量,同时给第三电容C3充电。另外,第四电感L4也给负载R提供能量。
由以上描述可知,本发明的Cuk-Sepic单级逆变器,该逆变器具有如下优点:
(1)单输入电源,克服传统组合型单级逆变器需要双输入电源的缺点;
(2)具有内在升压能力;
(3)具有内在升压能力;
(4)半周期工作,工作时电流流经器件少,提升了效率;
(5)控制方案简单,易于实现。
Claims (1)
1.一种Cuk-Sepic单级逆变器,包括电路(1)和电路(2),电路(1)包括第一电感(L1)、第一开关管(S1)、第一电容(C1)、第一二极管(D1)、第二电感(L2)、第二电容(C2)、第二开关管(S2);电路(2)包括第三电感(L3)、第三开关管(S3)、第三电容(C3)、第四电感(L4)、第二二极管(D2)、第四电容(C4)、第四开关管(S4)其特征在于,第一电感(L1)的一端、第三电感(L3)的一端与外接电源(E)的正极连接;第一电感(L1)的另一端、第一开关管(S1)的一端与第一电容(C1)的一端相连;第一二极管(D1)的阳极、第二电感(L2)的一端与第一电容(C1)的另一端连接;第二电感(L2)的另一端、第二电容(C2)的一端与第二开关管(S2)的一端相连;第三电感(L3)的另一端、第三开关管(S3)的一端与第三电容(C3)的一端连接;第二二极管(D2)的阳极、第四电感(L4)的一端与第三电容(C3)的另一端相连;第二二极管(D2)的阴极、第四电容(C4)一端与第四开关管(S4)的一端相连;第二开关管(S2)的另一端、第四开关管(S4)的另一端与外接负载的一端连接;外接电源(E)的负极、第一开关管(S1)的另一端、第一二极管(D1)的阴极、第二电容(C2)的另一端、第三开关管(S3)的另一端、第四电感(L4)的另一端以及第四电容(C4)的另一端与外接负载的另一端相连。
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