[发明专利]一种基于电力电子变压器的单-三相电源变换系统

权利要求书

1.一种基于电力电子变压器的单-三相电源变换系统，其特征在于，包括：单相整流输入级、高频变压隔离级、三相逆变输出级以及低通滤波器；

从左至右，所述单相整流输入级、所述高频变压隔离级、所述三相逆变输出级以及所述低通滤波器依次连接；所述单相整流输入级用于整流；所述高频变压隔离级用于降低直流母线电压纹波和振荡，使得直流母线获得不同等级的电压，实现三相逆变后的变压变频输出；所述三相逆变输出级用于输出三相逆变后的变压变频；所述低通滤波器用于滤除三相交流电中的杂波；

对所述单相整流输入级和所述高频变压隔离级内的变压器二次侧二极管整流电路采用不控整流策略；对高频变压隔离级内的变压器一次侧单相逆变H桥电路采用EPWM控制策略输出高频方波；对所述三相逆变输出级采用SVPWM控制策略，实现三相逆变输出电压的变频变压控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于电力电子变压器的单-三相电源变换系统，其特征在于，所述单相整流输入级具体包括：交流侧滤波电感L_p、第一二极管不控整流H桥和直流稳压滤波电容C_p；所述二极管不控整流H桥包括第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第四二极管；

交流侧滤波电感L_p串接于所述二极管不控整流H桥中第一二极管以及第二二极管之间，所述二极管不控整流H桥和直流稳压滤波电容C_p并联；电网侧通入正弦交流电后，若网侧电压上正下负，电流从正极依次通过所述第一二极管、阻感负载以及所述第四二极管，流回负极；若网侧电压下正上负，电流从正极依次通过所述第三二极管、阻感负载以及所述第二二极管，流回负极。

3.根据权利要求1所述的一种基于电力电子变压器的单-三相电源变换系统，其特征在于，所述高频变压隔离级具体包括：DC-DC高频隔离变换器；

所述DC-DC高频隔离变换器的一次侧包括IGBT单相逆变H桥；所述DC-DC高频隔离变换器的二次侧包括第二二极管不控整流H桥；

对于高频变压隔离级变压器一次侧单相H桥逆变电路拓扑，采用EPWM高频调制算法；将EPWM程序通过计算机中的CCS软件编译并下载到DSPF28335中，控制DSP的EPWM-1A、EPWM-1B、EPWM-2A、EPWM-2B四个引脚并经光耦电平转换模块电平放大输出四路占空比50％，频率10kHz，电压15V的高频方波信号作为IGBT开关管的驱动信号；通过EPWM算法调制，使所述IGBT单相逆变H桥中开关管S1以及开关管S4开关管的输入波形相同，开关管S3以及开关管S2输入波形相同且同一桥臂上下开关管输入波形互补；运行EPWM程序，将直流电压逆变为高频方波输出，进而通过高频变压器耦合到二次侧。

4.根据权利要求1所述的一种基于电力电子变压器的单-三相电源变换系统，其特征在于，所述三相逆变输出级具体包括：直流稳压滤波电容C_s和IGBT三相逆变H桥；所述直流稳压滤波电容C_s和所述IGBT三相逆变H桥并联；

基于120°坐标系下的SVPWM算法对所述三相逆变输出级进行控制。

5.根据权利要求4所述的一种基于电力电子变压器的单-三相电源变换系统，其特征在于，所述低通滤波器为LCL低通滤波器；所述LCL低通滤波器具体包括：六个电感和三个电容；

所述六个电感两两串联，串联的两个电感之间连接线与一个电容的一端相连接，串联的两个电感的一端与所述IGBT三相逆变H桥的一个桥臂中两个开关管的连接线相连接；三个所述电容的另一端相连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于电力电子变压器的单-三相电源变换系统，其特征在于，还包括：负载；

所述负载与所述低通滤波器中串联的两个电感的另一端相连接。

7.一种基于电力电子变压器的单-三相电源变换系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法应用于权利要求1-6任一项所述的一种基于电力电子变压器的单-三相电源变换系统，所述控制方法包括：

单相电U_S经单相整流输入级完成交流电到直流电的变换，经直流稳压滤波电容C_p后输出稳压直流电U_dc1，极性为上正下负，供给中间的高频变压隔离级；

U_dc1经过所述高频变压隔离级中的变压器一次侧单相逆变H桥后得到高频方波电压U₁，经高频变压器耦合变压后得到二次侧高频方波U₂，后经二次侧二极管不控整流H桥整流输出直流母线电压U_dc2；

将SVPWM算法程序通过计算机中的CCS软件编译并下载到DSPF28335中，通过DSP中SVPWM算法程序控制，U_dc2经过三相逆变H桥逆变输出频率和幅值可调的三相对称交流电，再经LCL低通滤波器处理后驱动负载运行。