雙輸入單相逆變器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，特別是直流-交流電能變換技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]逆變器是實現(xiàn)直流-交流電能轉(zhuǎn)換的功率變換裝置，在可再生能源并網(wǎng)發(fā)電、電機(jī)驅(qū)動、智能微網(wǎng)、電力系統(tǒng)、不間斷電源供電等國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域都有非常廣泛的應(yīng)用。
[0003]傳統(tǒng)的逆變器僅包含一個直流輸入端和一個交流輸出端，即只能實現(xiàn)一個直流輸入源和交流負(fù)載或者交流電網(wǎng)之間的功率變換。然而，在可再生能源發(fā)電、不間斷電源供電等應(yīng)用場合中，通常需要實現(xiàn)多個直流輸入源與交流負(fù)載或者交流電網(wǎng)之間的直流-交流電能變換。例如，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中需要將各個分布式光伏發(fā)電電源與逆變器相連；光儲一體化供電系統(tǒng)中，需要同時將蓄電池和光伏發(fā)電電源與逆變器相連；不間斷電源供電系統(tǒng)中需要將多個備用電源與逆變器相連以增加供電系統(tǒng)的可靠性與安全性。為了實現(xiàn)上述目的，通常的解決方案是先將各個獨立的直流輸入源分別與獨立的直流變換器相連，在將各個直流變換器的輸出并聯(lián)，從而形成公共的直流母線、作為逆變器的直流輸入母線，進(jìn)而實現(xiàn)多個分布式直流輸入源與逆變器的連接。這種方式一方面需要增加多個直流變換器，增加了系統(tǒng)的體積、成本和重量，降低了系統(tǒng)可靠性，另一方面由于所有功率需要經(jīng)過直流變換器和逆變器兩級功率變換，導(dǎo)致系統(tǒng)損耗增加、能效降低。
[0004]為了解決上述問題，國內(nèi)外研究工作者也在不斷研究能夠同時連接多個輸入源的逆變器解決方案。文獻(xiàn)“Yan Zhou, Liming Liu, and Hui L1.A High-PerformancePhotovoltaic Module-1ntegrated Converter(MIC)Based on Cascaded Quas1-Z-SourceInverters (qZSI)UsingeGaN FETs[J].1EEE Transact1ns on Power Electronics,2013,28(6):2727-2738.”提出了基于多個準(zhǔn)Z源逆變器串聯(lián)連接的多輸入逆變器解決方案用于實現(xiàn)多個分布式光伏發(fā)電電源的接入，文獻(xiàn)“Dongsen Sun，Baoming Ge，WeihuaLiang, Haitham Abu-Rub, and Fang Zheng Peng.An Energy Stored Quas1-Z-SourceCascade Multilevel Inverter-Based Photovoltaic Power Generat1n System[J].1EEETransact1ns on Industrial Electronics，2015，62 (9):5458-5467.”則進(jìn)一步將串聯(lián)準(zhǔn)Z源逆變器的方案用于分布式光伏和負(fù)載的接入。上述方案雖然實現(xiàn)了多個分布式直流電源與交流電網(wǎng)的同時連接，但所采用的有源和無源器件數(shù)量眾多，且控制復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種雙輸入單相逆變器，用于解決逆變器在多個直流輸入源和/或直流母線與交流負(fù)載或者交流電網(wǎng)連接時存在的技術(shù)問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]所述雙輸入單相逆變器由第一開關(guān)橋臂(I)、第二開關(guān)橋臂(2)、第三開關(guān)橋臂(3)、第四開關(guān)橋臂(4)、濾波輸出電路(20)、第一直流輸入源(Vinl)和第二直流輸入源(Vin2)構(gòu)成，所述第一開關(guān)橋臂(I)、第二開關(guān)橋臂(2)、第三開關(guān)橋臂(3)和第四開關(guān)橋臂
(4)的結(jié)構(gòu)相同且包含正端、負(fù)端和N端。
[0008]所述第一開關(guān)橋臂(I)、第二開關(guān)橋臂(2)、第三開關(guān)橋臂(3)和第四開關(guān)橋臂
(4)中的任意一個都包括第一功率開關(guān)管(S1)和第二功率開關(guān)管(S2)，所述第一功率開關(guān)管(S1)的集電極連接開關(guān)橋臂的正端，第一功率開關(guān)管(S1)的發(fā)射極連接第二功率開關(guān)管
(S2)的集電極和開關(guān)橋臂的N端，第二功率開關(guān)管(S2)的發(fā)射極連接開關(guān)橋臂的負(fù)端。
[0009]所述濾波輸出電路(20)包括濾波電感(L)、濾波電容(C)和負(fù)載(R)，濾波電感(L)的一端連接濾波輸出電路(20)的一端，濾波電感(L)的另一端連接濾波電容(C)的一端和負(fù)載(R)的一端，濾波電容(C)的另一端連接負(fù)載(R)的另一端和濾波輸出電路(20)的另一端。
[0010]所述第一開關(guān)橋臂(I)、第二開關(guān)橋臂(2)、第三開關(guān)橋臂(3)、第四開關(guān)橋臂(4)、濾波輸出電路(20)、第一直流輸入源(Vinl)和第二直流輸入源(Vin2)的連接關(guān)系采用以下四種方案。
[0011]方案一:第一直流輸入源(Vinl)的正端連接第一開關(guān)橋臂(I)的正端和第二開關(guān)橋臂(2)的正端，第一開關(guān)橋臂(I)的負(fù)端連接第二開關(guān)橋臂(2)的負(fù)端和第二直流輸入源(Vin2)的正端，第一直流輸入源(Vinl)的負(fù)端連接第二直流輸入源(Vin2)的負(fù)端、第三開關(guān)橋臂(3)的負(fù)端和第四開關(guān)橋臂(4)的負(fù)端，第一開關(guān)橋臂(I)的N端連接第三開關(guān)橋臂(3)的正端，第二開關(guān)橋臂(2)的N端連接第四開關(guān)橋臂(4)的正端，第三開關(guān)橋臂(3)的N端連接濾波輸出電路(20)的一端，第四開關(guān)橋臂(4)的N端連接濾波輸出電路(20)的另一端。
[0012]方案二:所述第一直流輸入源(Vinl)的正端連接第二直流輸入源(Vin2)的正端、第一開關(guān)橋臂(I)的正端和第二開關(guān)橋臂(2)的正端，第一開關(guān)橋臂(I)的負(fù)端連接第三開關(guān)橋臂(3)的N端，第一開關(guān)橋臂(I)的N端連接濾波輸出電路(20)的一端，第二開關(guān)橋臂(2)的負(fù)端連接第四開關(guān)橋臂(4)的N端，第二開關(guān)橋臂(2)的N端連接濾波輸出電路
(20)的另一端，第三開關(guān)橋臂(3)的正端連接第二直流輸入源(Vin2)的負(fù)端和第四開關(guān)橋臂(4)的正端，第三開關(guān)橋臂(3)的負(fù)端連接第四開關(guān)橋臂(4)的負(fù)端和第一直流輸入源(Vinl)的負(fù)端。
[0013]方案三:所述第一直流輸入源(Vinl)的正端連接第一開關(guān)橋臂(I)的正端和第二開關(guān)橋臂(2)的正端，第一直流輸入源(Vinl)的負(fù)端連接第二直流輸入源(Vin2)的正端、第一開關(guān)橋臂(I)的負(fù)端和第二開關(guān)橋臂(2)的負(fù)端，第一開關(guān)橋臂(I)的N端連接第三開關(guān)橋臂(3)的正端，第二開關(guān)橋臂(2)的N端連接第四開關(guān)橋臂(4)的正端，第三開關(guān)橋臂(3)的N端連接濾波輸出電路(20)的一端，第四開關(guān)橋臂(4)的N端連接濾波輸出電路
(20)的另一端，第三開關(guān)橋臂(3)的負(fù)端連接第二直流輸入源(Vin2)的負(fù)端和第四開關(guān)橋臂⑷的負(fù)端。
[0014]方案四:所述第一直流輸入源(Vinl)的正端連接第一開關(guān)橋臂(I)的正端和第二開關(guān)橋臂(2)的正端，第一直流輸入源(Vinl)的負(fù)端連接第二直流輸入源(Vin2)的正端、第三開關(guān)橋臂(3)的正端和第四開關(guān)橋臂(4)的正端，第一開關(guān)橋臂(I)的負(fù)端連接第三開關(guān)橋臂(3)的N端，第一開關(guān)橋臂(I)的N端連接濾波輸出電路(20)的一端，第二開關(guān)橋臂(2)的負(fù)端連接第四開關(guān)橋臂(4)的N端，第二開關(guān)橋臂(2)的N端連接濾波輸出電路
(20)的另一端，第三開關(guān)橋臂(3)的負(fù)端連接第二直流輸入源(Vin2)的負(fù)端和第四開關(guān)橋臂⑷的負(fù)端。
[0015]上述方案一和方案二中，第一直流輸入源(Vinl)的電壓必須不低于第二直流輸入源(Vin2)的電壓。上述方案三和方案四中，第一直流輸入源(Vinl)和第二直流輸入源(Vin2)的電壓可以為任意大于零的值。
[0016]有益效果:
[0017](I)本發(fā)明能夠同時提供兩個直流功率端口和一個交流功率端口，能夠同時實現(xiàn)兩個獨立的直流輸入源與交流負(fù)載或者交流電網(wǎng)之間的功率傳輸與控制，僅用一個逆變器就實現(xiàn)了兩個逆變器的功能，具有集成度高、功率密度高、成本低等優(yōu)點；
[0018](2)相比于采用兩個獨立的逆變器的方案，本發(fā)明有效減少了濾波器電感、電容等無源器件的數(shù)量，降低了系統(tǒng)成本、提高了功率密度；
[0019](3)本發(fā)明兩個直流輸入功率端口與交流輸出端口之間都能夠?qū)崿F(xiàn)單級功率變換，變換效率高；