[发明专利]一种基于高频链的单级式逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子变换器，具体涉及一种基于高频链的单级式逆变器。

背景技术

电力电子变换器是利用功率开关器件通过特定的组合方式而构成的电能变换装置，主要分为交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流四大类。其中将直流电转换为交流电的变换器称为逆变器，随着电力电子技术的发展，逆变器作为一种电能转换装置已广泛应用于航空航天、轨道交通、感应加热、新能源发电系统等领域。

逆变器按照功率变换的级数分类，可分为单级式变换和多级式变换两种拓扑方案；单级式逆变器只有一级能量转换，因此相对于多级式变换，单级式逆变器具有电路简单、可靠性高、和高效低功耗等优点。按照是否含有变压器及其变压器的类型，可分为无变压器型、工频变压器型和高频隔离变压器型，无变压器型逆变器输入输出之间无电气隔离。目前普遍应用的逆变器为多级逆变器、工频变压器型逆变器和无变压器型逆变器，因此均存在损耗高或体积大等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于高频链的单级式逆变器，其提高了逆变器的磁芯利用率，减少了逆变器的体积。

本发明的解决方案是这样实现的：一种基于高频链的单级式逆变器，包括依次连接的前级高频链逆变电路、高频隔离变压器、后级吸收电路、后级逆变电路和输出滤波电路，其中，

所述前级高频逆变电路将直流电源转换为高频交流电后，传输到高频隔离变压器的原边绕组；优选的是，所述高频交流电的占空比为0.01-0.99之间，并且，当高频交流电的占空比为0.5时，其转换效率最高。

所述高频隔离变压器将原边绕组高频电压以变比为1：N的方式传输到高频隔离变压器的两个副边绕组，产生两路同幅同相的高频电；

所述后级吸收电路跨接于所述高频隔离变压器的两个副边绕组之间，用于吸收变压器尖峰和给后级逆变电路提供续流通道；

所述后级逆变电路将所述高频隔离变压器两个副边绕组的高频交流电转换为SPWM交流电，并传输到输出滤波电路；

所述输出滤波电路将SPWM交流电进行滤波后，为负载供电。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述前级高频链逆变电路包括第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)和第四开关管(S4)；第一开关管(S1)与第二开关管(S2)构成一个半桥，第三开关管(S3)与第四开关管(S4)构成一个半桥；第一开关管(S1)与第四开关管(S4)的驱动信号相同，第二开关管(S2)与第三开关管(S3)的驱动信号相同，第一开关管(S1)驱动信号与第二开关管(S2)驱动信号互补。优选的是，所述驱动信号的占空比为0.01-0.99之间，并且，当驱动信号的占空比为0.5时，所述前级高频链逆变电路的转换效率最高。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)和第四开关管(S4)由IGBT和与其反并联的二极管组成，其中二极管的阳极与IGBT的发射极相连，二极管的阴极与IGBT的集电极相连。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述第一开关管(S1)的集电极、第三开关管(S3)的集电极和直流电源的正极相连接，所述第二开关管(S2)的发射极、第四开关管(S4)的发射极和直流电源的负极相连接。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述高频隔离变压器包括第一原边绕组(N1)、第一副边绕组(N2)和第二副边绕组(N3)，所述第一原边绕组(N1)与第一副边绕组(N2)的匝数比和第一原边绕组(N1)与第二副边绕组(N3)的匝数比相同。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述高频隔离变压器的第一原边绕组(N1)的同名端与所述第三开关管(S3)的发射极和第四开关管(S4)的集电极相连接，所述高频隔离变压器的第一原边绕组N1的异名端与所述第一开关管(S1)的发射极和第二开关管(S2)的集电极相连接。