[发明专利]多绕组分时供电隔离反激周波变换型单级多输入逆变器

说明书

本发明涉及一种多绕组分时供电隔离反激周波变换型单级多输入逆变器，其电路结构是由一个多输入单输出的储能式变压器将多个相互隔离的、带有输入滤波器的高频逆变电路和一个共用的输出周波变换滤波电路联接构成，多输入单输出储能式变压器的每个输入端与每个高频逆变电路的输出端一一对应联接，多输入单输出储能式变压器的输出端与输出周波变换滤波电路的输入端相联接。这种逆变器具有多输入源共地或不共地、多输入源分时供电、输出与输入电气隔离、共用输出周波变换滤波电路、电路简洁、单级功率变换、功率密度高、变换效率高、负载短路时可靠性高、应用前景广泛等特点，为实现多种新能源联合供电的小容量分布式供电系统奠定了关键技术。

技术领域

本发明所涉及的多绕组分时供电隔离反激周波变换型单级多输入逆变器，属于电力电子变换技术。

背景技术

逆变器是应用功率半导体器件将一种不稳定、劣质的直流电能变换成稳定、优质的交流电能的静止变流装置，供交流负载使用或实现交流并网。输出交流负载或交流电网与输入直流电源间有低频电气隔离(包括无电气隔离)或高频电气隔离的逆变器，分别称为低频环节、高频环节逆变器。电气隔离元件在逆变器中主要起到了如下作用：(1)实现了逆变器输出与输入之间的电气隔离，提高了逆变器运行的安全可靠性和电磁兼容性；(2)实现了逆变器输出电压与输入电压之间的匹配，即实现了逆变器输出电压高于、等于或低于输入电压的技术效果，其应用范围得到了大大拓宽；(3)当变压器或储能式变压器的工作频率在20kHz以上时,其体积、重量大大降低了,音频噪音也消除了。因此，在以直流发电机、蓄电池、光伏电池和燃料电池等为主直流电源的二次电能变换场合，逆变器具有重要的应用价值。

太阳能、风能、潮汐能和地热能等新能源(也称为绿色能源)，具有清洁无污染、廉价、可靠、丰富等优点,因而具有广泛的应用前景。由于石油、煤和天然气等传统化石能源(不可再生的能源)日益紧张、环境污染严重、导致全球变暖以及核能的生产又会产生核废料和污染环境等原因，新能源的开发和利用越来越受到人们的重视。新能源发电主要有光伏、风力、燃料电池、水力、地热等类型，均存在电力供应不稳定、不连续、随气候条件变化等缺陷，因此需要采用多种新能源联合供电的分布式供电系统。

传统的新能源分布式供电系统，如图1、2所示。该系统通常是采用多个单输入直流变换器将光伏电池、燃料电池、风力发电机等不需能量存储的新能源发电设备分别通过一个单向直流变换器进行电能变换且在输出端并联或串联后连接到公共的逆变器的直流母线上，旨在确保各种新能源联合供电并且能够协调工作。该分布式发电系统实现了多个输入源同时向负载供电和能源的优先利用，提高了系统的稳定性和灵活性，但存在两级功率变换、功率密度低、变换效率低、成本高等缺陷，其实用性受到了很大程度的限制。

为了简化电路结构和减少功率变换级数，需要用图3所示具有单级电路结构的新型多输入逆变器取代图1、2所示具有直流变换器与逆变器两级级联电路结构的传统多输入逆变器构成新型的单级新能源分布式供电系统。单级多输入逆变器允许多种新能源输入，输入源的性质、幅值和特性可以相同，也可以差别很大。新型的单级新能源分布式供电系统具有电路结构简洁、单级功率变换、一个高频开关周期内多个输入源同时或分时向负载供电、成本低等优点。

因此，积极寻求一类允许多种新能源联合供电的单级多输入逆变器及其新能源分布式供电系统已迫在眉睫，对于提高系统的稳定性和灵活性，实现新能源的优先利用或充分利用将具有十分重要的意义。

发明内容

本发明目的是要提供一种具有多种新能源联合供电、输入直流电源共地或不共地、储能式变压器有多个原边绕组和一个副边绕组、高频逆变电路之间隔离、输出与输入之间隔离、多个输入电源一个开关周期内分时供电、电路拓扑简洁、共用输出周波变换滤波电路、单级功率变换、电压匹配能力强、功率密度高、变换效率高、负载短路时可靠性高、输出容量小、应用前景广泛等特点的多绕组分时供电隔离反激周波变换型单级多输入逆变器。