傳統(tǒng)橋式逆變器的拓?fù)渲饕謩e為兩類,一類是Z源逆變器;另一類是雙Buck逆變器。雙Buck逆變器是由兩個Buck電路輸出并聯(lián)拓?fù)涞玫?。作為DC-DC變換的Buck電路時如何變成DC-AC的逆變器的?
已知Buck電路的輸出電壓公式為:Uo=Udc*D。若輸入電壓Udc不變,輸出電壓隨著占空比的改變而改變。如果占空比D是隨著正弦波的變化而變化(SPWM),在考慮電感電流斷續(xù)的情況下,輸出電壓也應(yīng)該是正弦波。但是Buck電路的輸入,輸出電壓始終為正,所以單個Buck在SPWM的控制下只能輸出陣線波正半周期~饅頭波。因此需要另一個Buck電路,這個電路的輸入電壓為負(fù),這里的輸入電壓為負(fù)是指的相對于上一個Buck電路的輸入電壓兩者輸入電壓極性相反。圖1是雙Buck半橋逆變器。
圖1 雙Buck半橋逆變器
根據(jù)圖1可以看出來,雙Buck半橋逆變器與半橋逆變器類似,也能看出來有Buck電路的影子。工作原理如圖2
圖2 雙Buck逆變器工作模態(tài)1
工作模態(tài)1,此時工作的Buck電路的輸入電壓為正,可叫做正Buck電路,此時S1開通,S2關(guān)斷,輸出電壓和輸出電流都為正。占空比D先增加后降低,輸出電壓,輸出電流按照正弦波規(guī)律變化,當(dāng)輸出電流為0時,正Buck電路停止工作。
圖3 雙Buck逆變器工作模態(tài)2
正Buck電路的續(xù)流狀態(tài),S1,S2都關(guān)斷,此時輸出電流為正,輸出電壓為負(fù)。電感中電流逐漸降低。
圖4 雙Buck逆變器工作模態(tài)3
負(fù)Buck電路的工作過程與正Buck類似,由于電源正極與輸入負(fù)極相連輸出電壓和輸出電流都為負(fù)。此時輸出電壓,輸出電流都為負(fù)。
圖5 雙Buck逆變器工作模態(tài)4
負(fù)Buck電路的續(xù)流狀態(tài),輸出電流為負(fù),輸出電壓為正,電感電流降低。
可以看到雙buck半橋逆變器的兩個開關(guān)管之間存在兩個電感,因此在S1,S2都開通時,因此可以不用考慮電路工作時開關(guān)管直通的問題,即在設(shè)置控制信號時,可以不用設(shè)置死區(qū),可消除由于死區(qū)引起的波形畸變。且根據(jù)模態(tài)2、4可以看出,當(dāng)電路處在續(xù)流狀態(tài)時,電流流過二極管而不是開關(guān)管內(nèi)部的寄生二極管,在選取功率器件的時,可以優(yōu)化選取二極管和開關(guān)管,增加逆變器的效率。
總結(jié)起來相比傳統(tǒng)逆變器的優(yōu)點:
- 不用考慮開關(guān)管直通的問題;
- 可以忽略體二極管反向恢復(fù)問題。
雙buck半橋逆變器存在半橋逆變器的通?。?/p>
- 需要帶中點的直流輸入電壓,功率器件電壓應(yīng)力大;
- 直流電壓利用率低。
將雙Buck半橋逆變器拓?fù)錇殡pBuck全橋逆變器,雙Buck全橋逆變器即保留了半橋逆變器的優(yōu)點,又避免了半橋逆變器的通病。
圖6 雙Buck全橋逆變器
雙Buck全橋逆變器由兩個半橋逆變器組成,與傳統(tǒng)橋式逆變器有幾分神似,其控制方法比傳統(tǒng)橋式略微復(fù)雜,雙Buck全橋逆變器以輸出電流的極性作為控制方式的依據(jù)。