[发明专利]具有串联磁集成开关感容网络的单级三相电压型逆变器

说明书

一种具有串联磁集成开关感容网络的单级三相电压型逆变器电路结构，是由输入直流电源、三相逆变桥、三相滤波器、三相交流负载或三相交流电网依序级联构成，并且在输入直流电源与三相逆变桥之间串联有磁集成开关感容网络；磁集成开关感容网络是由储能电感和依序级联的两个相同的SLCC型二端口开关感容网络单元级联构成，其三个储能电感的磁集成结构为三个电感磁耦合、三个电感磁解耦、一个电感分别与其余两个电感磁耦合结构，分别采用EE型磁芯、四柱型磁芯、EE型磁芯。这种逆变器能将不稳定的宽范围低压直流电单级变换成稳定、优质的三相正弦交流电，具有功率密度高、变换效率高、升压比大、可靠性高、成本低等优点，适用于中大容量三相逆变场合。

技术领域

本发明所涉及的一种具有串联磁集成开关感容网络的单级三相电压型逆变器，属电力电子技术。

背景技术

逆变器是应用功率半导体器件将直流电变换成交流电的一种静止变流装置，供交流负载使用或与交流电网并网发电。

由于石油、煤和天然气等化石能源(不可再生能源)日益紧张、环境污染严重、全球变暖、核能生产会产生核废料和污染环境等原因，能源和环境已成为21世纪人类所面临的重大问题。太阳能、风能、氢能、潮汐能和地热能等可再生能源(绿色能源)，具有清洁无污染、廉价、可靠、丰富等优点,其开发和利用越来越受到人们的重视，这对世界各国经济的持续发展具有相当重要的意义。太阳能、风能、氢能、潮汐能、地热能等可再生能源转化的直流电能通常是不稳定的，需要采用逆变器将其变换成交流电能供给负载使用或与交流电网并网发电。在以直流发电机、蓄电池、太阳能电池、燃料电池、风力机等为主直流电源的变换场合，逆变器具有广泛的应用前景。

目前，中大容量逆变场合通常采用传统的三相电压型PWM逆变器电路结构。这类逆变器正常工作时必须满足直流侧电压大于交流侧线电压的峰值，故存在一个明显的缺陷：当直流侧电压(如光伏电池输出能力)降低时，如阴雨天或夜晚，整个发电系统将难以正常运行，系统的利用率下降。对此，常采用如下两种方法来解决：(1)前级加Boost型直流变换器或高频隔离型DC-DC变换器，增加了功率变换级数、电路复杂性、损耗和成本；(2)输出加三相工频变压器，大大增加了系统的体积、重量和成本，难以适应铜铁原材料价格急剧上涨的今天。

因此，寻求一种桥臂无须设死区时间、高可靠性、单级电路结构的新型具有串联磁集成开关感容网络的单级三相电压型逆变器已迫在眉睫。这对于有效地克服传统PWM变换器存在的桥臂须设死区时间、升压比不够大(非隔离型)、系统的体积重量大和成本高(输出加三相工频变压器)等缺陷，提高变换系统的输出波形质量、可靠性和降低输入侧EMI，拓宽电力电子学逆变技术和可再生能源发电技术理论，推动新能源发电产业的发展以及发展节能型与节约型社会均具有重要的意义。

发明内容

本发明目的是要提供一种具有大升压比、单级功率变换、功率密度高、变换效率高、输出波形质量高、可靠性高、输入电压变化范围宽、成本低、适用于中大容量逆变场合等特点的具有串联磁集成开关感容网络的单级三相电压型逆变器。