单级非隔离型双Cuk逆变器

摘要

近年来新能源产业的快速发展需要性能更加优异的逆变器。但是传统的电压型逆变器是降压型变换器，不适用于输入电压大范围变化的新能源发电系统。为了实现升降压逆变，不仅需要增加直流升压电路，还需要加入电解电容稳定直流侧母线电压。这不仅增加了系统的复杂程度，降低了功率密度，同时还缩短了系统寿命。
　　首先，针对传统电压型逆变器的缺点，本文在大量阅读国内外文献的基础上结合组合式逆变器的构造方法，提出了一种可以实现升降压逆变的单级非隔离型双Cuk逆变器。传统的DC-DC组合式逆变器由两个相同的直流变换器组合而成，无源器件数目较多。本文根据Cuk变换器自身的特点提出的单级非隔离型双Cuk逆变器相比于传统的输入并联输出串联方式构成的逆变器其电感电容的数量减少了一倍，既保留了Cuk电路的升降压特性又提高了系统的功率密度。然后，本文根据Cuk电路的非线性特性采用了一种非线性PWM调制方式(NPWM)，减小了中间电容的取值，使得整个逆变器不含电解电容，增加了逆变器的使用寿命，提高了逆变器的可靠性。最后，本文在非线性PWM调制的基础上对逆变器进行了数学建模，依据其数学模型采用了PR控制，并进行了闭环仿真。仿真结果表明单级非隔离型双Cuk逆变器具有较宽的输入电压变化范围，同时对输入电压和负载的突变扰动具有较强的抑制作用。
　　为验证理论分析和仿真的正确性，搭建了一台500V·A的试验样机，进行了单机和并网运行实验验证。实验结果验证了理论分析和仿真的正确性。