[发明专利]三相多阶梯波逆变装置

说明书

本发明公开了一种三相多阶梯波逆变装置。它包括三相主逆变器、三相辅助逆变器、圆形变压器和电源，所述三相主逆变器和三相辅助逆变器的输入端均连接电源，所述三相主逆变器的输出端与圆形变压器的副边三相绕组一端连接，圆形变压器的副边三相绕组另一端连接负载，所述三相辅助逆变器的输出端连接圆形变压器的原边三相绕组两端。本发明装置结构简单，控制方便，开关频率低。通过电磁叠加，能提高逆变器的输出电压能力，并改善输出电压波形。

技术领域

本发明属于逆变技术领域，具体涉及一种三相多阶梯波逆变装置。

背景技术

逆变是指通过半导体功率开关器件的开通和关断实现电能的DC/AC变换，是电力电子技术的基本变换之一。如今逆变技术在工业自动化、交通运输、城市供电、国防等领域发挥重要的作用，特别是在新能源的开发和利用领域有着至关重要的地位。逆变从技术途径上可分以下三类：采用低频开关器件的多重叠加技术、采用高频开关器件的PWM技术，以及多重叠加或多电平与PWM结合的技术。以上技术都有各自的技术优势，但也存在不足和缺点。

传统多重叠加系统需要一套多相/三相的合成变压器把多组三相逆变功率通过电磁原理转换成三相功率，合成变压器的容量和逆变总容量相同。增加了装置的体积和重量。

多电平技术为了实现功率管的电平钳位，需要多个独立的直流电源或增加大量辅助元件，因而存在钳位电压的均压问题。

PWM技术目前应用最广泛，但由于开关器件和技术特点所限，目前仍有一些难以克服的问题，包括过高的开关频率引起的损耗，开关器件对电流电压的耐受能力，输出电压的利用率，死区对输出电压的影响，过高的开关频率产生电磁辐射，引起电磁兼容问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种结构简单、体积小、谐波抑制能力高的三相多阶梯波逆变装置。

本发明采用的技术方案是：一种三相多阶梯波逆变装置，包括三相主逆变器、三相辅助逆变器、圆形变压器和电源，所述三相主逆变器和三相辅助逆变器的输入端均连接电源，所述三相主逆变器的输出端与圆形变压器的副边三相绕组一端连接，圆形变压器的副边三相绕组另一端连接负载，所述三相辅助逆变器的输出端连接圆形变压器的原边三相绕组两端。

进一步地，所述三相主逆变器为三相半桥逆变电路。

进一步地，所述三相辅助逆变器为三相全桥逆变电路，三相全桥逆变电路的输入端连接电源、输出端连接圆形变压器的原边三相绕组两端

进一步地，所述圆形变压器为圆柱形结构，所述圆形变压器的转子位于圆柱形结构的中心，圆形变压器的定子位于转子外围。

进一步地，所述圆形变压器的原边三相绕组与副边三相绕组的匝比范围为0.75:1-0.85:1

进一步地，所述圆形变压器的原边三相绕组与副边三相绕组的匝比为0.78:1。

更进一步地，所述电源两端设有滤波电容。

本发明的有益效果是：

1.以谐波抑制为目的时，可选择辅助逆变器为30°或60°导通。此时输出的三相功率大部分直接来自主逆变器，只有小部分辅助逆变器的功率通过合成变压器感应到输出侧，可以根据转换功率选择变压器容量，实现整体装置体积小、重量轻。

2.结构简单，控制方便，能最大限度地降低开关频率，减少开关损耗和电磁干扰，通过电磁叠加，能提高逆变器的输出电压能力，并改善输出电压波形。

3.圆形变压器具有波形变换功能，三相辅助逆变器和圆形变压器构成电磁叠加电路，主要功能是针对三相主逆变器的5、7次谐波进行抑制；由于圆形变压器结构紧凑，能降低逆变装置的整体体积和重量。