一种基于Buck-Boost变换器的逆变电路的制作方法

一种基于buck
‑
boost变换器的逆变电路
技术领域
1.本实用新型涉及光伏发电技术领域，尤其是指一种基于buck
‑
boost变换器的逆变电路。


背景技术：

2.在光伏发电系统中，太阳能电池板的输出电压并非恒定不变，而是会受到天气、光照等环境因素的影响，其输出电压会在一定范围内波动。目前中小功率光伏逆变器大多采用电压型全桥逆变拓扑，只能实现降压逆变，因此需要使用大容值母线电容进行稳压、滤波与解耦；成本高昂，在应用中存在一定局限性。传统升降压逆变器带有变压器进行升降压与隔离，但是由于变压器的存在，系统功率密度也随之降低。同时多级型逆变器的能量变换级数多、效率低；与隔离型逆变器和多级型逆变器相比，单级非隔离型逆变器在体积、成本与效率等方面具有明显优势。
3.电压源型桥式逆变器由buck电路推演而来，这也是其只能实现降压逆变的根本原因。在基本斩波电路中，buck
‑
boost拓扑具备升降压功能，且为单级拓扑。本实用新型提出的一种基于buck
‑
boost变换器的逆变电路，采用非线性脉宽调制，使输出电压与正弦调制波之间呈线性关系，适用于宽范围电压输入的场合。


技术实现要素：

4.本实用新型针对现有技术的问题提供一种基于buck
‑
boost变换器的逆变电路，采用非线性脉宽调制，使输出电压与正弦调制波之间呈线性关系，适用于宽范围电压输入的场合。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
6.本实用新型提供了一种基于buck
‑
boost变换器的逆变电路，包括输入电源udc、开关管q1、开关管q2、开关管q3、开关管q4、开关管q5、二极管vd1、二极管vd2、二极管vd3、电容c1、阻抗z、电感l1以及电感ldc；
7.所述电源udc的正极与开关管q5的源极连接，开关管q5的漏极分别与开关管q3的漏极、电感ldc的一端以及二极管vd1的阴极连接，开关管q3的源极与二极管vd3的阴极连接，二极管vd3的阳极、开关管q4的漏极均与输入电源udc的负极连接，电感ldc的另一端分别与开关管q4的源极和二极管vd2的阳极连接，二极管vd2的阴极与开关管q2的源极连接，开关管q2的漏极与开关管q1的源极连接，开关管q1的漏极与二极管vd1的阳极连接，电容c1的两端分别与开关管q1的源极和输入电源udc的负极连接；电感l1的一端与开关管q1的源极连接，电感l1的另一端与阻抗z的一端连接，阻抗z的另一端与输入电源udc的负极连接。
8.其中，所述开关管q1、所述开关管q2、所述开关管q3、所述开关管q4和所述开关管q5均采用型号为ipb60r190p6的功率mos管。
9.其中，所述二极管vd1、所述二极管vd2和所述二极管vd3均采用碳化硅肖特基二极管c4d02120e。
10.本实用新型的有益效果：
11.本实用新型采用非线性脉宽调制，使输出电压与正弦调制波之间呈线性关系，适用于宽范围电压输入的场合。
附图说明
12.图1为本实用新型的一种基于buck
‑
boost变换器的逆变电路的电路图。
13.图2为本实用新型的调制方式波形图。
具体实施方式
14.为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。以下结合附图对本实用新型进行详细的描述。
15.如图1所示，一种基于buck
‑
boost变换器的逆变电路，包括输入电源udc、开关管q1、开关管q2、开关管q3、开关管q4、开关管q5、二极管vd1、二极管vd2、二极管vd3、电容c1、阻抗z、电感l1以及电感ldc；
16.所述电源udc的正极与开关管q5的源极连接，开关管q5的漏极分别与开关管q3的漏极、电感ldc的一端以及二极管vd1的阴极连接，开关管q3的源极与二极管vd3的阴极连接，二极管vd3的阳极、开关管q4的漏极均与输入电源udc的负极连接，电感ldc的另一端分别与开关管q4的源极和二极管vd2的阳极连接，二极管vd2的阴极与开关管q2的源极连接，开关管q2的漏极与开关管q1的源极连接，开关管q1的漏极与二极管vd1的阳极连接，电容c1的两端分别与开关管q1的源极和输入电源udc的负极连接；电感l1的一端与开关管q1的源极连接，电感l1的另一端与阻抗z的一端连接，阻抗z的另一端与输入电源udc的负极连接。
17.具体地，本实施例的基于buck
‑
boost变换器的逆变电路具有四种工作状态，当逆变器的输出处于正半周期时，其工作于状态一或状态二；当逆变器的输出处于负半周期时，其工作于状态三或状态四。
18.工作状态一：开关管q4、q5导通，形成由光伏直流输入udc
‑
q5
‑
ldc
‑
q4
‑
udc的电流回路。此时，电感ldc充电，电流i
l
线性上升，电容c1、电感l1与负载组成输出回路。
19.工作状态二：开关管q2、q3导通，电感ldc中存储的能量向负载供电，供电电流回路为节点n
‑
vd2
‑
q2
‑
l1
‑
z
‑
vd3
‑
q3
‑
m
‑
ldc
‑
n。
20.工作状态三：开关管q4、q5导通，形成由输入udc
‑
q5
‑
ldc
‑
q4
‑
udc的电流回路。当状态2结束后，输出电压方向改变，此时电容c1反向放电，与电感l1和负载组成一个回路，维持输出的稳定。
21.工作状态四：开关管q1、q4导通，形成节点n
‑
q4
‑‑
l1
‑
q1
‑
vd1
‑
m
‑
ldc
‑
n这一回路，电感ldc向负载供电。
22.本实施例中，采用非线性脉宽调制，使输出电压与正弦调制波之间呈线性关系，适用于宽范围电压输入的场合。
23.参见图2，所示为本实施例的所设计的逆变电路的调制方式。由于采用buck
‑
boost拓扑，因此其具备升降压能力。设开关周期为t，占空比为d，输出电压为u
o
,输出电压峰值为u
m
，逆变器增益为m，则有
[0024][0025]
根据面积等效原理，忽略高频谐波，实际调制波为正弦波的绝对值，则有
[0026]
d(t)＝|m sin(ωt)|
[0027]
采用spwm策略，则系统增益为
[0028][0029]
当调制比m＝0.5时，增益为1；当m>0.5时，为升压逆变；当m<0.5时，为降压逆变。由图2可知，开关管q4和开关管q5高频工作时并没有完全互补，因此不许要额外引入死区。当逆变器处于单位功率因数运行时，无需增加叠流信号，因为当输出电压极性变换时，电压电流同时过零，实现了逆变器短路保护，且输出波形基本不会畸变。
[0030]
以上所述，仅是本实用新型较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。