[发明专利]双端反激高频隔离式三电平逆变器无效
申请号: | 201410231685.0 | 申请日: | 2014-05-28 |
公开(公告)号: | CN103997243A | 公开(公告)日: | 2014-08-20 |
发明(设计)人: | 胡文斌;姚凯;吕建国;哈进兵;戴双飞;刘兆青;陆晓玉;文晞畅;赵刚 | 申请(专利权)人: | 南京理工大学 |
主分类号: | H02M7/487 | 分类号: | H02M7/487 |
代理公司: | 南京理工大学专利中心 32203 | 代理人: | 朱显国 |
地址: | 210000 *** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 双端反激 高频 隔离 电平 逆变器 | ||
技术领域
本发明属于电力电子变换技术领域,特别是一种双端反激高频隔离式三电平逆变器。
背景技术
直-交(DC-AC)变换技术是应用功率半导体器件,将直流电能转换成交流电能的一种变流技术,广泛地应用于国防、工矿企业、科研院所、大学实验室和日常生活中。
大功率电力电子器件的发展为多电平逆变装置的研究提供了技术支持。1977年德国学者Holtz首次提出了利用开关管来辅助中点钳位的三电平逆变器主电路,1980年日本的A Nabae等人对其进行了发展,提出了二极管钳位式多电平逆变电路。经过几十年的发展,多电平逆变技术目前主要有三类拓扑结构:(1)二极管钳位型逆变器、(2)飞跨电容钳位型逆变器、(3)具有独立直流电源直流的级联型逆变器。Mr.ESPELAGE于1977年提出了高频链逆变技术的新概念,利用高频变压器代替传统低频环节逆变技术中的工频变压器,克服了低频逆变技术的缺点,显著提高了逆变器的特性,必将取代低频环节逆变器,得到广泛应用。
浙江大学黄敏超博士提出了一系列双向电流源高频链逆变器,该系列逆变器具有双向功率传输、拓扑结构简单、控制方案简单、效率高、可靠性高以及良好的动态响应等优点。但是由于反激拓扑的限制及两电平电路本身的缺点,该逆变器开关管功率小,耐压能力低,只能在电压及功率较小的场合应用。因此在传统双端反激逆变器中引入多电平技术,可以减轻其开关管电压应力,拓宽反激型逆变器的应用范围。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有反激变换器的优点,并能适用于更高电压、更大功率场合的逆变器。因此在传统双端反激逆变器基础上,引入多电平技术,提出了一种具有开关管管电压应力小、输入输出高频电气隔离、输出电压波形更好的双端反激高频隔离三电平逆变器。
实现本发明目的的技术解决方案为:
一种双端反激高频隔离三电平逆变器,由依次相连的输入直流电源、输入滤波电容、三电平变换单元、高频隔离变压器、周波变换器、输出滤波器和输出交流负载构成;输入直流电源单元与输入滤波电容一端相连,输入滤波电容另一端与三电平变换单元一端相连,三电平变换单元另一端与高频隔离变压器一端相连,高频隔离变压器另一端与周波变换器一端相连,周波变换器另一端与输出滤波器一端相连,输出滤波器另一端与输出交流负载相连。
进一步的实施例中,所述输入滤波电容包括第一输入滤波电容和第二输入滤波电容;第一输入滤波电容的正极与输入直流电源单元的正极相连,第一输入滤波电容的负极与第二输入滤波电容的正极相连,第二输入滤波电容的负极与输入直流电源的参考负极相连;
所述三电平变换单元包括第一功率开关管,第一二极管,第二功率开关管,第二二极管,第三功率开关管,第三二极管,第四功率开关管,第四二极管,第五二极管第六二极管,第七二极管第八二极管;第一功率开关管的漏极与第一输入滤波电容的正极相相连,第一二极管反并联于第一功率开关管两端,即第一二极管的阴极与第一功率开关管的漏极相连,第一二极管的阳极与第一功率开关管的源极相连,第二功率开关管的漏极与第一功率开关管的源极相连,第二二极管反并联与第二功率开关管两端,即第二二极管的阴极与第二功率开关管的漏极相连,第二二极管的阳极与第二功率开关管的源极相连,第四功率开关管的源极与第二输入分压电容的负极相连,第四二极管反并联于第四功率开关管两端,即第四二极管的阴极与第四功率开关管的漏极相连,第四二极管的阳极与第四功率开关管的源极相连,第三功率开关管的源极与第四功率开关管的漏极相连,第三二极管反并联与第三功率开关管两端,即第三二极管的阴极与第三功率开关管的漏极相连,第三二极管的阳极与第三功率开关管的源极相连,第五二极管的阳极、第六二极管的阴极与第一输入滤波电容的负极和第二输入滤波电容的正极相连,第五二极管的阴极与第一功率开关管的源极和第二功率开关管的漏极相连,第六二极管的阳极与第三功率开关管的源极和第四功率开关管的漏极相连,第七二极管的阴极与第一输入滤波电容的正极、第一功率开关管的漏极相连,第七二极管的阳极与第三功率开关管的漏极相连,第八二极管的阴极与第二功率开关管的源极相连,第八二极管的阳极与第二输入滤波电容的负极、第四功率开关管的源极相连;
所述高频隔离变压器包括高频隔离变压器第一原边绕组、高频隔离变压器第一副边绕组和高频隔离变压器第二副边绕组;高频隔离变压器第一原边绕组非同名端与第二功率开关管的源极相连,高频隔离变压器第一原边绕组的同名端与第三功率开关管的漏极相连;
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