单相两级式储能变流器的研制

东莞理工学院 黄鹏峰 张 志 张润超 赖宇威 付 威

深圳市同立方科技有限公司 叶晓东

随着生产和生活需求的不断提高，市场对高品质的电能需求不断增加。当供电停止或者处于离网状态时，为了更好的使用电能，本课题设计了一种作应急电源使用的两级式储能变流器。

首先，通过分析和比较常用的斩波电路与逆变电路拓扑，筛选前级采用升压电路和后级采用全桥逆变的两级式拓扑作为储能变流器主电路拓扑。然后对前级升压电路和后级全桥逆变电路分别采用了相应的控制策略，搭建了小功率的基于DSP的实验平台，并进行了软件编写，对所提的拓扑及控制方法进行了仿真和实验验证。

图1 Boost电路

图2 逆变器主拓扑

1 前级DC/DC电路拓扑及其工作原理

图1所示的是Boost电路，当功率开关管Q1开通时，直流电源向电感L1充电，电感L1储能，电感电流基本保持恒定，同时电容C存储的电压给负载R提供电压，假设电容C的值很大，则输出电压Uo可视为恒定值。当功率开关管Q1关断时，电源和电感L1同时给电容C和负载R供电。当电路工作在稳态时，一个开关周期Ts内，电感L1储存的能量和释放的能量相等，假如电源电压为U，开通时间为ton，关断时间为toff，由此可得：

由于开关周期Ts必定大于等于关断时间toff，由上式可知输出电压Uo大于输入电压U，达到升压目的。

2 后级全桥逆变电路拓扑分析

桥式逆变电路如图2所示。本文采用双极性spwm调制，当开关管Q3Q2导通、Q1Q4关断时，UAB=Udc；当Q3Q2关断、Q1Q4导通时，UAB=-Udc；可见UAB在-Udc和Udc两个值切换。……