一种含LC有源升压缓冲网络的单相电流型逆变器

摘要

本发明涉及一种含LC有源升压缓冲网络的单相电流型逆变器,包括依次级联的LC有源升压缓冲网络、单相逆变桥和单相滤波器；所述LC有源升压缓冲网络包括升压电感、缓冲电容以及分别由两个功率开关和两个二极管组成的升压缓冲网络开关；所述的单相逆变桥包括四个能够承受双向电压应力和单向电流应力的两象限功率开关。本发明具有单级升压功率变换、功率密度高、变换效率高、能抑制输入直流电压源的二次纹波电流、输出波形失真度低、过载和短路时可靠性高、成本低等优点，适用于升压、中小容量单相无源和并网逆变场合，随着双向可阻断IGBT等新型器件的出现，其更加显示出独特的优势。

权利要求

1.一种含LC有源升压缓冲网络的单相电流型逆变器，提供一输入直流电压源Ui和输出交流负载ZL，其特征在于：包括依次级联的LC有源升压缓冲网络、单相逆变桥和单相滤波器；所述LC有源升压缓冲网络包括升压电感L、第一开关桥臂、第二开关桥臂和缓冲电容Cb；

所述单相逆变桥包括由第一开关S1与第一二极管D1串联构成的第一逆变桥臂、由第二开关S2与第二二极管D2串联构成的第二逆变桥臂、由第三开关S3与第三二极管D3串联构成的第三逆变桥臂、由第四开关S4与第四二极管D4串联构成的第四逆变桥臂；所述输入直流电压源的正极与所述升压电感L的一端连接，所述升压电感L的另一端分别与所述第一开关桥臂的一端、所述第二开关桥臂的一端、所述第一逆变桥臂阳极侧和所述第二逆变桥臂阳极侧连接；所述输入直流电压源的负极分别与所述第一开关桥臂的另一端、所述第二开关桥臂的另一端、所述第三逆变桥臂阴极侧和所述第四逆变桥臂阴极侧连接；所述缓冲电容Cb的一端连接于第一开关桥臂的阳极侧，缓冲电容Cb的另一端连接于第二开关桥臂的阴极侧；所述第一逆变桥臂阴极侧与所述第三逆变桥臂阳极侧连接，并作为所述单相逆变桥的一输出端；所述第二逆变桥臂阴极侧与所述第四逆变桥臂阳极侧连接，并作为所述单相逆变桥的另一输出端；所述单相逆变桥的一输出端和另一输出端分别与所述单相滤波器的两输入端连接；所述单相滤波器的两个输出端与所述输出交流负载ZL连接；

其中，所述第一开关桥臂包括第五功率开关管S5和第五二极管D5；所述第五功率开关管S5的源极和第五二极管D5阳极连接，并作为第一开关桥臂的阳极侧；所述缓冲电容Cb的一端分别与所述第五功率开关管S5的源极和第五二极管D5阳极连接；所述第二开关桥臂包括第六功率开关管S6和第六二极管D6；所述第六功率开关管S6的漏极和第六二极管D6阴极连接，并作为第二开关桥臂的阴极侧；所述缓冲电容Cb的另一端分别与所述第六功率开关管S6的漏极和第六二极管D6阴极连接；所述升压电感L的另一端分别与所述第五功率开关管S5的漏极和所述第六二极管D6的阳极连接；所述第五二极管D5的阴极，所述第六功率开关管S6的源极均与所述输入直流电压源的另一端连接。

2.根据权利要求1所述的一种含LC有源升压缓冲网络的单相电流型逆变器，当所述第一开关S1的源极与所述第一二极管D1的阳极连接时，所述第一逆变桥臂的阳极侧为S1的漏极，所述第一逆变桥臂的阴极侧为D1的阴极；当所述第一开关S1的漏极与所述第一二极管D1的阴极连接时，所述第一逆变桥臂的阳极侧为D1的阳极，所述第一逆变桥臂的阴极侧为S1的源极；当所述第二开关S2的源极与所述第二二极管D2的阳极连接时，所述第二逆变桥臂的阳极侧为S2的漏极，所述第二逆变桥臂的阴极侧为D2的阴极；当所述第二开关S2的漏极与所述第二二极管D2的阴极连接时，所述第二逆变桥臂的阳极侧为D2的阳极，所述第二逆变桥臂的阴极侧为S2的源极；当所述第三开关S3的源极与所述第三二极管D3的阳极连接时，所述第三逆变桥臂的阳极侧为S3的漏极，所述第三逆变桥臂的阴极侧为D3的阴极；当所述第三开关S3的漏极与所述第三二极管D3的阴极连接时，所述第三逆变桥臂的阳极侧为D3的阳极，所述第三逆变桥臂的阴极侧为S3的源极；当所述第四开关S4的源极与所述第四二极管D4的阳极连接时，所述第四逆变桥臂的阳极侧为S4的漏极，所述第四逆变桥臂的阴极侧为D4的阴极；当所述第四开关S4的漏极与所述第四二极管D4的阴极连接时，所述第四逆变桥臂的阳极侧为D4的阳极，所述第四逆变桥臂的阴极侧为S4的源极。

3.根据权利要求1所述的一种含LC有源升压缓冲网络的单相电流型逆变器，其特征在于：所述单相滤波器能够选择低通滤波器或带通滤波器。

说明书

一种含LC有源升压缓冲网络的单相电流型逆变器

技术领域

[0001] 本发明涉及电力电子技术领域，特别是一种含LC有源升压缓冲网络的单相电流型逆变器。

背景技术

[0002] 逆变器是应用功率半导体器件将直流电变换成交流电的一种静止变流装置，供交流负载使用或与公共电网并网发电。

[0003] 由于石油、煤和天然气等化石能源(不可再生能源)日益紧张、环境污染严重、全球变暖、核能生产会产生核废料和污染环境等原因，能源和环境已成为21世纪人类所面临的
重大问题。太阳能、风能、潮汐能和地热能等可再生能源(绿色能源)，具有清洁无污染、廉
价、可靠、丰富等优点,开发和利用可再生能源越来越受到人们的重视，这对世界各国经济
的持续发展具有相当重要的意义。太阳能、风能、氢能、潮汐能、地热能等可再生能源转化的
直流电能通常是不稳定的，需要采用逆变器将其变换成交流电能供给负载使用或与公共电
网并网发电。在以直流发电机、蓄电池、太阳能电池、燃料电池、风力机等为主直流电源的逆
变场合，逆变器具有广泛的应用前景。

[0004] 目前在中小容量的逆变场合，通常采用单级单相电压型(降压型)逆变器电路结构。这类逆变器正常工作时必须满足直流侧电压大于交流侧相电压的峰值，故存在一个明
显的缺陷：当直流侧电压(如光伏电池输出能力)降低时，如阴雨天或夜晚，整个发电系统将
停止运行，系统的利用率下降。对此，常采用如下两种方法来解决这—问题：(1)前级加
Boost型直流变换器，从而构成两级功率变换的电路结构，增加了电路的复杂性、损耗和成
本；(2)输出加单相工频变压器，从而大大增加了系统的体积、重量和成本，特别难以适应铜
铁原材料价格急剧上涨的今天。

[0005] 因此，寻求一种具有单级电路结构的单相升压型逆变器已迫在眉睫。

发明内容

[0006] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种含LC有源升压缓冲网络的单相电流型逆变器，能够将不稳定、低幅值、劣质的直流电变换成稳定、高幅值、优质的单相输出正弦交流
电，适用于中小容量逆变场合。

[0007] 本发明采用以下方案实现：一种含LC有源升压缓冲网络的单相电流型逆变器，提供一输入直流电压源Ui和输出交流负载ZL，包括依次级联的LC有源升压缓冲网络、单相逆变
桥和单相滤波器；所述LC有源升压缓冲网络包括升压电感L、第一开关桥臂、第二开关桥臂
和缓冲电容Cb；所述单相逆变桥包括由第一开关S1与第一二极管D1串联构成的第一逆变桥
臂、由第二开关S2与第二二极管D2串联构成的第二逆变桥臂、由第三开关S3与第三二极管D3
串联构成的第三逆变桥臂、由第四开关S4与第四二极管D4串联构成的第四逆变桥臂；所述输
入直流电压源的正极与所述升压电感L的一端连接，所述升压电感L的另一端分别与所述第
一开关桥臂的一端、所述第二开关桥臂的一端、所述第一逆变桥臂阳极侧和所述第二逆变
桥臂阳极侧连接；所述输入直流电压源的负极分别与所述第一开关桥臂的另一端、所述第
二开关桥臂的另一端、所述第三逆变桥臂阴极侧和所述第四逆变桥臂阴极侧连接；所述缓
冲电容Cb的一端连接于第一开关桥臂的阳极侧，缓冲电容Cb的另一端连接于第二开关桥臂
的阴极侧；所述第一逆变桥臂阴极侧与所述第三逆变桥臂阳极侧连接，并作为所述单相逆
变桥的一输出端；所述第二逆变桥臂阴极侧与所述第四桥臂阳极侧连接，并作为所述单相
逆变桥的另一输出端；所述单相逆变桥的一输出端和另一输出端分别与所述单相滤波器的
两输入端连接；所述单相滤波器的两个输出端与所述输出交流负载ZL连接。

[0008] 进一步地，当所述第一开关S1的源极与所述第一二极管D1的阳极连接时，所述第一逆变桥臂的阳极侧为S1的漏极，所述第一逆变桥臂的阴极侧为D1的阴极；当所述第一开关S1
的漏极与所述第一二极管D1的阴极连接时，所述第一逆变桥臂的阳极侧为D1的阳极，所述第
一逆变桥臂的阴极侧为S1的源极；当所述第二开关S2的源极与所述第二二极管D2的阳极连
接时，所述第二逆变桥臂的阳极侧为S2的漏极，所述第二逆变桥臂的阴极侧为D2的阴极；当
所述第二开关S2的漏极与所述第二二极管D2的阴极连接时，所述第二逆变桥臂的阳极侧为
D2的阳极，所述第二逆变桥臂的阴极侧为S2的源极；当所述第三开关S3的源极与所述第三二
极管D3的阳极连接时，所述第三逆变桥臂的阳极侧为S3的漏极，所述第三逆变桥臂的阴极侧
为D3的阴极；当所述第三开关S3的漏极与所述第三二极管D3的阴极连接时，所述第三逆变桥
臂的阳极侧为D3的阳极，所述第三逆变桥臂的阴极侧为S3的源极；当所述第四开关S4的源极
与所述第四二极管D4的阳极连接时，所述第四逆变桥臂的阳极侧为S4的漏极，所述第四逆变
桥臂的阴极侧为D4的阴极；当所述第四开关S4的漏极与所述第四二极管D4的阴极连接时，所
述第四逆变桥臂的阳极侧为D4的阳极，所述第四逆变桥臂的阴极侧为S4的源极。

[0009] 进一步地，所述第一开关桥臂包括第五功率开关管S5和第五二极管D5；所述第五功率开关管S5的源极和第五二极管D5阳极连接，并作为第一开关桥臂的阳极侧；所述缓冲电容
Cb的负极分别与所述第五功率开关管S5的源极和第五二极管D5阳极连接；所述第二开关桥
臂包括第六功率开关管S6和第六二极管D6；所述第六功率开关管S6的漏极和第六二极管D6
阴极连接，并作为第二开关桥臂的阴极侧；所述所述缓冲电容Cb的正极分别与所述第六功
率开关管S6的漏极和第六二极管D6阴极连接；所述升压电感L的另一端分别与所述第五功率
开关管S5的漏极和所述第六二极管D6的阳极连接；所述第五二极管D5的阴极，所述第六功率
开关管S6的源极均与所述输入直流电压源的另一端连接。

[0010] 进一步地，所述单相滤波器能够选择低通滤波器或带通滤波器。

[0011] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0012] 本发明能够将不稳定、低幅值、劣质的直流电变换成稳定、高幅值、优质的单相输出正弦交流电，具有单级升压功率变换、功率密度高、变换效率高、能抑制输入直流电压源
的二次纹波电流、输出波形失真度低、过载和短路时可靠性高、系统寿命长、成本低等优点，
适用于升压、中小容量单相无源和并网逆变场合，特别适用于光伏、风力发电系统全程光
能、风能利用和最大功率点跟踪控制；随着双向可阻断IGBT等新型器件的出现，这种逆变器
的两象限功率开关可以直接采用双向可阻断的新型器件，不再必需由承受单向电压应力双
向电流应力的两象限功率开关串联构成，解决了功率开关的损耗问题，更加显示出其独特
优势。

附图说明

[0013] 图1为本发明实施例的一种含LC有源升压缓冲网络的单相电流型逆变器电路拓扑图。

[0014] 图2为本发明实施例的一种含LC有源升压缓冲网络的单相电流型逆变器L充磁模态开关等效电路。

[0015] 图3为本发明实施例的一种含LC有源升压缓冲网络的单相电流型逆变器正半周L馈能模态开关等效电路。

[0016] 图4为本发明实施例的一种含LC有源升压缓冲网络的单相电流型逆变器负半周L馈能模态开关等效电路。

[0017] 图5为本发明实施例的一种含LC有源升压缓冲网络的单相电流型逆变器缓冲电容Cb充电模态开关等效电路。

[0018] 图6为本发明实施例的一种含LC有源升压缓冲网络的单相电流型逆变器缓冲电容Cb放电模态开关等效电路。

具体实施方式

[0019] 下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

[0020] 应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常
理解的相同含义。

[0021] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式
也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包
括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0022] 如图1所示，本实施例提供一种含LC有源升压缓冲网络的单相电流型逆变器，提供一输入直流电压源Ui和输出交流负载ZL，包括依次级联的LC有源升压缓冲网络、单相逆变桥
和单相滤波器；所述LC有源升压缓冲网络包括升压电感L、第一开关桥臂、第二开关桥臂和
缓冲电容Cb；所述单相逆变桥包括由第一开关S1与第一二极管D1串联构成的第一逆变桥臂、
由第二开关S2与第二二极管D2串联构成的第二逆变桥臂、由第三开关S3与第三二极管D3串
联构成的第三逆变桥臂、由第四开关S4与第四二极管D4串联构成的第四逆变桥臂；所述输入
直流电压源的正极与所述升压电感L的一端连接，所述升压电感L的另一端分别与所述第一
开关桥臂的一端、所述第二开关桥臂的一端、所述第一逆变桥臂阳极侧和所述第二逆变桥
臂阳极侧连接；所述输入直流电压源的负极分别与所述第一开关桥臂的另一端、所述第二
开关桥臂的另一端、所述第三逆变桥臂阴极侧和所述第四逆变桥臂阴极侧连接；所述缓冲
电容Cb的一端连接于第一开关桥臂的阳极侧，缓冲电容Cb的另一端连接于第二开关桥臂的
阴极侧；所述第一逆变桥臂阴极侧与所述第三逆变桥臂阳极侧连接，并作为所述单相逆变
桥的一输出端；所述第二逆变桥臂阴极侧与所述第四桥臂阳极侧连接，并作为所述单相逆
变桥的另一输出端；所述单相逆变桥的一输出端和另一输出端分别与所述单相滤波器的两
输入端连接；所述单相滤波器的两个输出端与所述输出交流负载ZL连接。

[0023] 在本实施例中，当所述第一开关S1的源极与所述第一二极管D1的阳极连接时，所述第一逆变桥臂的阳极侧为S1的漏极，所述第一逆变桥臂的阴极侧为D1的阴极；当所述第一开
关S1的漏极与所述第一二极管D1的阴极连接时，所述第一逆变桥臂的阳极侧为D1的阳极，所
述第一逆变桥臂的阴极侧为S1的源极；当所述第二开关S2的源极与所述第二二极管D2的阳
极连接时，所述第二逆变桥臂的阳极侧为S2的漏极，所述第二逆变桥臂的阴极侧为D2的阴
极；当所述第二开关S2的漏极与所述第二二极管D2的阴极连接时，所述第二逆变桥臂的阳极
侧为D2的阳极，所述第二逆变桥臂的阴极侧为S2的源极；当所述第三开关S3的源极与所述第
三二极管D3的阳极连接时，所述第三逆变桥臂的阳极侧为S3的漏极，所述第三逆变桥臂的阴
极侧为D3的阴极；当所述第三开关S3的漏极与所述第三二极管D3的阴极连接时，所述第三逆
变桥臂的阳极侧为D3的阳极，所述第三逆变桥臂的阴极侧为S3的源极；当所述第四开关S4的
源极与所述第四二极管D4的阳极连接时，所述第四逆变桥臂的阳极侧为S4的漏极，所述第四
逆变桥臂的阴极侧为D4的阴极；当所述第四开关S4的漏极与所述第四二极管D4的阴极连接
时，所述第四逆变桥臂的阳极侧为D4的阳极，所述第四逆变桥臂的阴极侧为S4的源极。

[0024] 在本实施例中，所述第一开关桥臂包括第五功率开关管S5和第五二极管D5；所述第五功率开关管S5的源极和第五二极管D5阳极连接，并作为第一开关桥臂的阳极侧；所述缓冲
电容Cb的负极分别与所述第五功率开关管S5的源极和第五二极管D5阳极连接；所述第二开
关桥臂包括第六功率开关管S6和第六二极管D6；所述第六功率开关管S6的漏极和第六二极
管D6阴极连接，并作为第二开关桥臂的阴极侧；所述所述缓冲电容Cb的正极分别与所述第六
功率开关管S6的漏极和第六二极管D6阴极连接；所述升压电感L的另一端分别与所述第五功
率开关管S5的漏极和所述第六二极管D6的阳极连接；所述第五二极管D5的阴极，所述第六功
率开关管S6的源极均与所述输入直流电压源的另一端连接。

[0025] 在本实施例中，所述单相滤波器能够选择低通滤波器或带通滤波器。

[0026] 所述低通滤波器包括但不限于一阶Cf滤波器或二阶Cf、Lf滤波器，用以滤除逆变桥输出侧的电流纹波；所述单相滤波器采用一阶Cf滤波器时，所述滤波电容Cf的一端分别与所
述第一二极管的阴极和所述阻抗ZL的一端连接，所述滤波电容Cf的另一端分别与所述第四
逆变桥开关S4的漏极和所述述阻抗ZL的另一端连接；当所述单相滤波器采用二阶Cf、Lf滤波
器时，所述电感Lf的一端分别与所述滤波电容Cf的一端和所述第一二极管的阴极连接；所述
电感Lf的另一端与所述阻抗ZL的一端连接，所述阻抗ZL的另一端分别与滤波电容Cf的另一
端和所述第四逆变桥开关S4的漏极连接。

[0027] 较佳的，在本实施例中，所述的单相逆变桥包括四个能够承受双向电压应力和单向电流应力的两象限功率开关；所述第一逆变桥开关S1串联第一二极管D1构成第一两象限
功率开关；所述第二逆变桥开关S2串联第二二极管D2构成第二两象限功率开关；所述第三逆
变桥开关S3串联第三二极管D3构成第三两象限功率开关；所述第四逆变桥开关S4串联第四
二极管D4构成第四两象限功率开关。

[0028] 较佳的，在本实施例中所述第一开关桥臂和所述第二开关桥臂组成升压缓冲网络开关。所述的升压缓冲网络开关的两个开关桥臂和单相逆变桥之间并联连接；所述的缓冲
电容的一端连接第一开关桥臂二极管的阳极侧，缓冲电容的另一端连接第二开关桥臂二极
管的阴极侧。

[0029] 较佳的，本实施例首次提出了一种含LC有源升压缓冲网络的单相电流型逆变器新概念与电路结构，即通过升压电感L、逆变桥开关S1、S3和D1、D3(或S2、S4和D2、D4)构成L充磁通
路；通过升压电感L、逆变桥开关S1、S4和D1、D4以及负载，构成输出正半周L馈能通路；通过升
压电感L、逆变桥开关S2、S3和D2、D3以及负载，构成输出负半周L馈能通路；通过升压电感L、
缓冲电容Cb、升压缓冲网络开关D5‑D6，构成Cb充电通路；通过升压电感L、缓冲电容Cb、升压缓
冲网络开关S5‑S6，构成Cb放电通路。

[0030] 较佳的，在本实施图1中，Ui为输入直流电压；LC有源升压缓冲网络中升压电感L的电流iL在任何时刻都必须大等于此时单相逆变桥输出侧所需电流在一个开关周期内的平
均值，并且iL方向保持不变；缓冲电容Cb的电压uCb在任何时刻都必须大于此时单相逆变桥
输出侧所并联输出滤波电容Cf的电压uCf,并且uCb极性保持不变；单相滤波器用于滤除输出
侧电压、电流的高频纹波保证其输出波形质量；离网逆变时，ZL为单相无源负载阻抗，u0为相
电压，并网逆变时，ZL为电网的某一单相电压源，u0为该相电网电压。

[0031] 在本实施例中，所述一种含LC有源升压缓冲网络的单相电流型逆变器具有五种电路模态、三种工作模式，所有这些模态通过适当分配占空比能完成逆变器的电压变换。具体
如下：

[0032] 所述逆变器正常工作时存在L充磁模态、正半周L馈能模态、负半周L馈能模态、Cb充电模态和Cb放电模态，这五种电路模态对应的开关状态等效电路分别如图2、3、4、5、6所
示,图中实线表示电流流通的路径。

[0033] L充磁模态下，仅S5开通，Ui通过S5、D5对升压电感L充磁，输出滤波器Cf、Lf为负载提供能量；正半周L馈能模态下，仅S1、S4开通，Ui通过S1、S4和升压电感L对输出滤波器和负载提
供能量；负半周L馈能模态下，仅S2、S3开通，Ui通过S2、S3和升压电感L对输出滤波器和负载提
供能量；Cb充电模态下，所有功率开关关断，Ui通过D5、D6对Cb充电，输出滤波器Cf、Lf为负载
提供能量；Cb放电模态下，仅S5、S6开通，Cb通过S5、S66对Ui放电，输出滤波器Cf、Lf为负载提供
能量。

[0034] 所述逆变器正常工作时在一个低频输出周期内存在三种工作模式，即Boost模式、缓冲电容充电模式和缓冲电容放电模式。Boost模式下，每个高频开关周期Ts内存在L充磁
模态和L馈能模态；缓冲电容充电模式下，每个高频开关周期Ts内存在Cb充电模态和L馈能
模态；缓冲电容放电模式下，每个高频开关周期Ts内存在Cb放电模态和L馈能模态。可见每
种工作模式下都包含两个电路模态，并且其中总有一个是馈能模态。

[0035] 所有这些通路对应的模态，通过适当组合，与适当分配占空比能完成逆变器的电压变换。其中，由LC有源升压缓冲网络构成的Cb充、放电模态，负责以能量交换的形式对升
压电感电流iL的调节。故通过调整缓冲网络开关和逆变桥开关状态的组合及相应的占空
比，合理控制五个模态通路的分配，可以进行逆变器向负载的正向功率传输，和负载向逆变
器的反向功率回馈。因此本实施例既能适应阻性、阻感性、阻容性和非线性等多种类型的无
源负载，实现离网逆变；也能适应公共电网等有源负载，实现功率因素0‑1的并网逆变；具体
控制方法如下：

[0036] 离网逆变时，设uc、uo和iL分别是缓冲电容电压、输出侧负载电压和升压电感电流，ucr、uor和iLr分别是缓冲电容电压、输出侧负载电压和升压电感电流这三个物理量的基准
值。

[0037] 首先根据uc和iL这两个状态量确定电路的工作模式，再根据uo相对于uor的误差eu来确定相应工作模式下的电路的馈能模态是正半周L馈能模态还是负半周L馈能模态，以及
eu经PI调节器产生馈能占空比D确定相应工作模式下两个电路模态在每个高频开关周期Ts
里的时间分配。

[0038] 当iL>iLr时，电路工作于缓冲电容充电模式；当iLucr时，电路工作于缓冲电容放电模式。eu<0时，相应工作模式的L馈能模
态是正半周L馈能模态；eu>0时，相应工作模式的L馈能模态是负半周L馈能模态。DTs为相应
工作模式下的开关周期里L馈能模态的时间；(1‑D)Ts为相应工作模式下的开关周期里另一
个模态(非L馈能模态)的时间。

[0039] 类似地，并网逆变时，设uc、io和iL分别是缓冲电容电压、输出侧负载电流和升压电感电流，ucr、ior和iLr分别是缓冲电容电压、输出侧负载电流和升压电感电流这三个物理量
的基准值。

[0040] 首先根据uc和iL这两个状态量确定电路的工作模式，再根据io相对于ior的误差ei来确定相应工作模式下的电路的馈能模态是正半周L馈能模态还是负半周L馈能模态，以及
ei经PI调节器产生馈能占空比D确定相应工作模式下两个电路模态在每个高频开关周期Ts
里的时间分配。

[0041] 当iL>iLr时，电路工作于缓冲电容充电模式；当iLucr时，电路工作于缓冲电容放电模式。ei<0时，相应工作模式的L馈能模
态是正半周L馈能模态；ei>0时，相应工作模式的L馈能模态是负半周L馈能模态。DTs为相应
工作模式下的开关周期里L馈能模态的时间；(1‑D)Ts为相应工作模式下的开关周期里另一
个模态(非L馈能模态)的时间。

[0042] 所述逆变器三种工作模式都是通过单相逆变桥将储能电感电流逆变成三态调制电流im，经单相滤波后在单相交流负载上获得高质量的单相正弦电压u0或在单相交流电网
上获得高质量的单相正弦电流io。在Ui＞|uo|的降压区间和非单位功率因素工作时的能量
回馈区间，正是缓冲电容Cb通过能量交换的形式抑制了储能电感电流的上升，保证了逆变
电路的正常工作。

[0043] 由此可见，本实施例所述一种含LC有源升压缓冲网络的单相电流型逆变器，解决了传统单级单相Boost型PWM逆变器在Ui＞|uo|期间储能电感无法释能导致磁饱和，以及输
出波形畸变等问题。相对于传统逆变器的单一工作模式，所述逆变器存在三种工作模式，具
有更多更灵活的控制自由度，故能产生更稳定、优质的单相输出正弦交流电。同时由于
Boost模式的存在，能获得比输入电压Ui更高的输出电压幅值。因此，本实施例所述逆变器
具备单级升压变换、变换效率高(意味着能量损耗小)、功率密度高(意味着体积、重量小)、
输入电压范围广、成本低、应用前景广泛等优点，是一种理想的节能降耗型单相逆变器，为
可再生能源的分布式发电提供了新方法，在大力倡导建设节能型、节约型社会的今天更具
有重要价值。

[0044] 在本实施例中，所述单相滤波器主要用于滤除逆变桥输出侧的电流纹波。采用一阶C滤波的情况，适用于对输出波形质量要求不太高的逆变场合；采用二阶CL滤波的情况，
适用于对输出波形质量要求高的逆变场合，但不局限于使用C滤波器、CL滤波器，所有形式
的低通滤波器均适用。

[0045] 所述逆变器能将一种不稳定的低压直流电(如蓄电池、光伏电池、燃料电池、风力机等)变换成所需的稳定、优质、高压、单相正弦交流电，广泛应用于中小容量、升压场合的
民用工业逆变电源(如通讯逆变器和光伏并网逆变器24VDC/220V50HzAC、24VDC/
110V60HzAC、48VDC/220V50HzAC、48VDC/110V60HzAC)和国防工业逆变电源(如航空静止变
流器27VDC/115V400HzAC)等。

[0046] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。