雙輸入單相逆變器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力電子領域，特別是直流-交流電能變換技術領域。
【背景技術】
[0002]逆變器是實現直流-交流電能轉換的功率變換裝置，在可再生能源并網發電、電機驅動、智能微網、電力系統、不間斷電源供電等國民經濟的各個領域都有非常廣泛的應用。
[0003]傳統的逆變器僅包含一個直流輸入端和一個交流輸出端，即只能實現一個直流輸入源和交流負載或者交流電網之間的功率變換。然而，在可再生能源發電、不間斷電源供電等應用場合中，通常需要實現多個直流輸入源與交流負載或者交流電網之間的直流-交流電能變換。例如，分布式光伏發電系統中需要將各個分布式光伏發電電源與逆變器相連；光儲一體化供電系統中，需要同時將蓄電池和光伏發電電源與逆變器相連；不間斷電源供電系統中需要將多個備用電源與逆變器相連以增加供電系統的可靠性與安全性。為了實現上述目的，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，從而形成公共的直流母線、作為逆變器的直流輸入母線，進而實現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，增加了系統的體積、成本和重量，降低了系統可靠性，另一方面由于所有功率需要經過直流變換器和逆變器兩級功率變換，導致系統損耗增加、能效降低。
[0004]為了解決上述問題，國內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“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Z源逆變器串聯連接的多輸入逆變器解決方案用于實現多個分布式光伏發電電源的接入，文獻“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.”則進一步將串聯準Z源逆變器的方案用于分布式光伏和負載的接入。上述方案雖然實現了多個分布式直流電源與交流電網的同時連接，但所采用的有源和無源器件數量眾多，且控制復雜。
【發明內容】
[0005]發明目的:為了克服現有技術中存在的不足，本發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載或者交流電網連接時存在的技術問題。
[0006]為實現上述目的，本發明采用的技術方案為:
[0007]所述雙輸入單相逆變器由第一開關橋臂(I)、第二開關橋臂(2)、第三開關橋臂(3)、第四開關橋臂(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)構成，所述第一開關橋臂(I)、第二開關橋臂(2)、第三開關橋臂(3)和第四開關橋臂
(4)的結構相同且包含正端、負端和N端。
[0008]所述第一開關橋臂(I)、第二開關橋臂(2)、第三開關橋臂(3)和第四開關橋臂
(4)中的任意一個都包括第一功率開關管(S1)和第二功率開關管(S2)，所述第一功率開關管(S1)的集電極連接開關橋臂的正端，第一功率開關管(S1)的發射極連接第二功率開關管
(S2)的集電極和開關橋臂的N端，第二功率開關管(S2)的發射極連接開關橋臂的負端。
[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)的一端和負載(R)的一端，濾波電容(C)的另一端連接負載(R)的另一端和濾波輸出電路(20)的另一端。
[0010]所述第一開關橋臂(I)、第二開關橋臂(2)、第三開關橋臂(3)、第四開關橋臂(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橋臂(I)的正端和第二開關橋臂(2)的正端，第一開關橋臂(I)的負端連接第二開關橋臂(2)的負端和第二直流輸入源(Vin2)的正端，第一直流輸入源(Vinl)的負端連接第二直流輸入源(Vin2)的負端、第三開關橋臂(3)的負端和第四開關橋臂(4)的負端，第一開關橋臂(I)的N端連接第三開關橋臂(3)的正端，第二開關橋臂(2)的N端連接第四開關橋臂(4)的正端，第三開關橋臂(3)的N端連接濾波輸出電路(20)的一端，第四開關橋臂(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、第一開關橋臂(I)的正端和第二開關橋臂(2)的正端，第一開關橋臂(I)的負端連接第三開關橋臂(3)的N端，第一開關橋臂(I)的N端連接濾波輸出電路(20)的一端，第二開關橋臂(2)的負端連接第四開關橋臂(4)的N端，第二開關橋臂(2)的N端連接濾波輸出電路
(20)的另一端，第三開關橋臂(3)的正端連接第二直流輸入源(Vin2)的負端和第四開關橋臂(4)的正端，第三開關橋臂(3)的負端連接第四開關橋臂(4)的負端和第一直流輸入源(Vinl)的負端。
[0013]方案三:所述第一直流輸入源(Vinl)的正端連接第一開關橋臂(I)的正端和第二開關橋臂(2)的正端，第一直流輸入源(Vinl)的負端連接第二直流輸入源(Vin2)的正端、第一開關橋臂(I)的負端和第二開關橋臂(2)的負端，第一開關橋臂(I)的N端連接第三開關橋臂(3)的正端，第二開關橋臂(2)的N端連接第四開關橋臂(4)的正端，第三開關橋臂(3)的N端連接濾波輸出電路(20)的一端，第四開關橋臂(4)的N端連接濾波輸出電路
(20)的另一端，第三開關橋臂(3)的負端連接第二直流輸入源(Vin2)的負端和第四開關橋臂⑷的負端。
[0014]方案四:所述第一直流輸入源(Vinl)的正端連接第一開關橋臂(I)的正端和第二開關橋臂(2)的正端，第一直流輸入源(Vinl)的負端連接第二直流輸入源(Vin2)的正端、第三開關橋臂(3)的正端和第四開關橋臂(4)的正端，第一開關橋臂(I)的負端連接第三開關橋臂(3)的N端，第一開關橋臂(I)的N端連接濾波輸出電路(20)的一端，第二開關橋臂(2)的負端連接第四開關橋臂(4)的N端，第二開關橋臂(2)的N端連接濾波輸出電路
(20)的另一端，第三開關橋臂(3)的負端連接第二直流輸入源(Vin2)的負端和第四開關橋臂⑷的負端。
[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，能夠同時實現兩個獨立的直流輸入源與交流負載或者交流電網之間的功率傳輸與控制，僅用一個逆變器就實現了兩個逆變器的功能，具有集成度高、功率密度高、成本低等優點；
[0018](2)相比于采用兩個獨立的逆變器的方案，本發明有效減少了濾波器電感、電容等無源器件的數量，降低了系統成本、提高了功率密度；
[0019](3)本發明兩個直流輸入功率端口與交流輸出端口之間都能夠實現單級功率變換，變換效率高；