[发明专利]具有级联磁集成开关感容网络的单级单相电压型变换器

权利要求书

1.一种具有级联磁集成开关感容网络的单级单相电压型变换器，其特征在于：这种变换器电路结构是由输入直流电源、磁集成开关感容网络、单相高频组合调制开关、单相滤波器和单相交流负载依序级联构成；所述的磁集成开关感容网络是由储能电感L₀和依序级联的两个相同的SLCC型二端口开关感容网络单元串联构成；每个SLCC型二端口开关感容网络单元是由一个功率二极管S_j、一个储能电感L_j、两个储能电容C_j和C_j′构成，功率二极管S_j的阴极与储能电感L_j的一端、储能电容C_j的正极性端相连接，储能电感L_j的另一端、功率二极管S_j的阳极分别与储能电容C_j′的正、负极性端相连接，储能电容C_j的负极性端与输入直流电源的负极性端连接成公共端，功率二极管S_j与储能电容C_j′的连接端和储能电容C_j的公共端构成了第j个SLCC型二端口开关感容网络单元的输入端口，储能电感L_j与储能电容C_j′的连接端和储能电容C_j的公共端构成了第j个SLCC型二端口开关感容网络单元的输出端口，功率二极管S₁与储能电容C₁′的连接端和输入直流电源正极性端之间串联有储能电感L₀，其中j＝1、2；所述的单相高频组合调制开关是由四个承受单向电压应力和双向电流应力的两象限功率开关构成；所述磁集成开关感容网络中三个储能电感L₀、L₁、L₂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，三个储能电感L₀、L₁、L₂间的互感分别用M₀₁、M₁₂、M₂₀表示；所述的三个电感磁耦合结构采用EE型磁芯，三个电感线圈N₀、N₁、N₂均绕在磁芯无气隙或有气隙的中柱上，而磁芯有气隙的两个边柱上无绕组，三个储能电感线圈N₀、N₁、N₂中的电流i_L0、i_L1、i_L2产生的磁通链Ψ_L0、Ψ_L1、Ψ_L2均为Ψ，中柱磁通链为3Ψ，两个边柱磁通链为3Ψ/2，三个储能电感L₀＝L₁＝L₂＝L且二者之间的互感M₀₁＝M₁₂＝M₂₀＝M，耦合系数k₀₁＝k₁₂＝k₂₀＝k，0k1,三个储能电感的等效电感L_0eq＝L_1eq＝L_2eq＝L(1+2k)＞L；所述的三个电感磁解耦结构采用四柱型磁芯，三个电感线圈N₀、N₁、N₂分别绕在磁芯有气隙的三个柱上，而磁芯第四个柱上无气隙且无绕组，三个储能电感线圈N₀、N₁、N₂中的电流i_L0、i_L1、i_L2产生的磁通链Ψ_L0、Ψ_L1、Ψ_L2均为Ψ，三个有气隙柱和第四个无气隙柱上的磁通链均为Ψ，三个储能电感L₀、L₁、L₂磁解耦即三个储能电感间的互感M₀₁＝M₁₂＝M₂₀＝0，三个储能电感的等效电感仍分别为L₀、L₁、L₂；所述的一个电感L₁分别与其余两个电感L₀、L₂磁耦合结构采用EE型磁芯，电感线圈N₁的一半和电感线圈N₀绕在磁芯有气隙的一个边柱上，电感线圈N₁的另一半和电感线圈N₂绕在磁芯有气隙的另一个边柱上，而磁芯无气隙或有气隙的中柱上无绕组，三个储能电感线圈N₀、N₁、N₂中的电流i_L0、i_L1、i_L2产生的磁通链Ψ_L0、Ψ_L1、Ψ_L2，两个有气隙的边柱上的磁通链Ψ_L0+Ψ_L1与Ψ_L1+Ψ_L2相等，中柱上磁通链为零，三个储能电感L₀、L₁、L₂间的互感M₀₁＝M₁₂M₂₀，L₀＝L₂,对于中柱无气隙的铁氧体磁芯M₂₀≈0,耦合系数三个储能电感的等效电感当L_0eq＝L_2eqL₀、L_1eqL₁时