[发明专利]中功率两级式的三相静止变流器

说明书

技术领域

本发明涉及一种中等功率的两极式结构三相静止变流器，属于功率变换中的逆变技术。

背景技术

静止变流器的常用方案可分为低频隔离方案和高频隔离方案。低频隔离方案中逆变器的开关频率为400Hz，先将直流电变为交流电后，再通过滤波和升降压后得到额定的交流电压。此方案所使用的磁性元件体积庞大，效率低，不适合用于功率密度和效率要求高的场合。在高频隔离方案中先将输入电压变换至一定电压，再使用逆变器得到额定的交流电压。这种方案的开关频率可以做得比较高，所用磁性元件的体积可以减小，效率高。后一种方案的隔离部分可选择使用直流变压器或直流变换器。

直流变压器和交流变压器类似，将一种直流电压变换成另一种或多种直流电压，通过高频斩波——变压器隔离——高频整流来实现一种直流电压到与之成正比的另一种或多种直流电压的变换，可用于功率传输和电压检测等场合。直流变压器利用变压器漏感实现开关管的软开关，不需输出端滤波电感，采用开环控制，恒定占空比工作，电路结构简单，易于实现高频软开关和高功率密度，变换效率高。

发明内容

本发明旨在结合直流变压器的特点以及双Buck逆变器的特点，提出一种中等功率的两极式三相静止变流器。

该三相静止变流器主要包含主电路和控制电路。主电路的特征在于：前后两极式三相静止变流器中的前级由两个直流变压器组成，输入端并联，输出端串联，串联点即为中点，在中点处引出地线。每个直流变压器为隔离型全桥结构，包括全桥电路、串联电容、副边含中心抽头的高频隔离变压器、输出桥式整流电路和输出滤波电容。后级由三个逆变器模块组成，三个逆变器的输入端并联起来接于前级的输出端，每个逆变器模块均为双Buck拓扑结构，每个双Buck逆变器包含两个开关管、两个二极管、两个电感和一个输出电容。

控制电路的特征在于：前级的每个直流变压器采用独立的电压开环控制，使得桥臂开关管占空比接近0.5并且固定。后级每个逆变器采用独立的半周期电流滞环控制，输出电流过零比较器根据系统输出电压环调节器的输出与参考地比较判断输出电流的正半周期和负半周期区域，系统输出电压环调节器的输出同时作为输出电流滞环调节器的给定信号，逆变器输出端的采样电流作为输出电流滞环调节器的输入，输出电流过零比较器的输出信号与输出电流滞环调节器的输出信号经过一定逻辑运算后得到各逆变器的驱动逻辑信号，调节各逆变器模块开关管的占空比。

本专利采用前后级结构的三相静止变流器，前级为隔离型的直流变压器结构，后级为非隔离型的双Buck逆变器。这种三相静止变流器的优点是：

(1)将直流变压器结构应用于三相静止变流器中解决了输入端与输出端的隔离问题，而且前级的输出端无滤波电感，减小了系统体积，提高了工作效率。

(2)三相静止变流器的控制方式得到了优化，其前级采用电压开环控制实现隔离和变压的作用，后级采用半周期电流滞环控制实现电路稳定工作。

附图说明

图1是本发明示意图。

图2是本发明前级直流变压器1的电路拓扑结构示意图。

图3是本发明后级a相逆变器模块的电路拓扑结构示意图。

图4是a相逆变器模块电压开环控制电路的示意图。

图5是a相逆变器模块半周期电流滞环控制电路的示意图。