[发明专利]一种谐振型电力电子变流器及变流器装置

权利要求书

1.一种谐振型电力电子变流器，包括输入级整流电路和后级的DC/DC电路，其特征在于：

所述输入级整流电路包括3个桥臂，每个桥臂由上下两个半桥臂组成，各桥臂的中点分别与高压交流电网的三相连接；每个半桥臂均包括n个模块单元SM_uvw和一个桥臂电感；每个模块单元SM_uvw均包括有源开关器件、储能电容和短路开关，并具有两个输出端口，各模块单元SM_uvw的端口首尾相连组成桥臂结构；所述模块单元SM_uvw中，u=p,n；v=a,b,c； w=1,2…n；

所述后级的DC/DC电路，包括高频逆变电路、高频隔离变压器和高频整流电路；高频逆变电路包括两个桥臂，两个桥臂的中点均接于高频隔离变压器的原边，高频整流电路则接于高频隔离变压器的副边；高频逆变电路的桥臂具有以下电路结构中的任意一种：

（1）每个桥臂均由上下两个半桥臂组成，每个半桥臂包括m个模块单元SM_hfij和一个桥臂电感；每个模块单元SM_hfij均包括有源开关器件、储能电容和短路开关，并具有两个输出端口，各模块单元SM_hfij的端口首尾相连组成桥臂结构；所述模块单元SM_hfij中，i=1,2,3,4；j=1,2…m；或

（2）其中一个桥臂由上下两个半桥臂组成，每个半桥臂包括m个模块单元SM_hfij和一个桥臂电感；每个模块单元SM_hfij均包括有源开关器件、储能电容和短路开关，并具有两个输出端口，各模块单元SM_hfij的端口首尾相连组成桥臂结构；所述模块单元SM_hfij中，i=1,2,3,4；j=1,2…m；另一个桥臂由上下两个半桥臂组成，每个半桥臂则由L个电容C_ij和一个桥臂电感串联而成，所述电容C_ij中，i=3,4； j=1,2,3…L。

2.根据权利要求1所述的谐振型电力电子变流器，其特征在于，所述高频逆变电路中还包括两个耦合电感，分别位于两个上桥臂的桥臂电感之间和两个下桥臂的桥臂电感之间。

3.根据权利要求1所述的谐振型电力电子变流器，其特征在于，所述模块单元SM_uvw和模块单元SM_hfij中，有源开关器件、储能电容和短路开关所组成的电路是下述结构中的任意一种：半桥结构、全桥结构、半桥改进结构、飞跨电容箝位三电平结构，或二极管箝位三电平结构。

4.根据权利要求1所述的谐振型电力电子变流器，其特征在于，所述模块单元SM_uvw和模块单元SM_hfij中的有源开关器件为全控型电力电子器件，是下述产品中的任意一种：IGBT、IGCT、GTO，或SIC MOSFEF。

5.根据权利要求1所述的谐振型电力电子变流器，其特征在于，所述高频隔离变压器的副边是单个绕组输出或多个绕组输出。

6.根据权利要求1所述的谐振型电力电子变流器，其特征在于，所述高频隔离变压器是一个变压器或多个变压器；当是多个变压器时，采用串联方式或并联方式连接。

7.根据权利要求1所述的谐振型电力电子变流器，其特征在于，所述高频整流电路是全桥整流电路、半桥整流电路或倍压整流电路。

8.根据权利要求1所述的谐振型电力电子变流器，其特征在于，所述高频整流电路的输出端接于燃料电池装置、太阳能装置、风能装置，或铅酸电池储能系统、锂电池储能系统。

9.一种基于权利要求1所述谐振型电力电子变流器的实现新能源输出和高压交流电网之间高效接口的变流器装置，其特征在于，还包括控制电路和驱动电路，控制电路通过驱动电路为所述模块单元SM_uvw和模块单元SM_hfij中的有源开关器件提供开关信号；

所述控制电路包括输入级的控制电路和隔离剂的驱动电路，其中：输入级的控制电路由三相电压、三相电流、直流母线电压采样电路、驱动信号产生电路、驱动信号分配电路、各模块电压采样电路、错误信号产生电路以及相应的通信电路组成；隔离级的控制电路与输入级的控制电路结构相同，需采样直流母线电压和输出直流电压以构成闭环控制；所述驱动电路由电气隔离电路、高压隔离的电源以及驱动芯片组成，其中电气隔离电路采用光耦隔离或磁隔离。