[发明专利]反激高频隔离式三电平逆变器

摘要

本发明公开了一种反激高频隔离式三电平逆变器。该逆变器的电路结构由输入直流电源、输入滤波器、高频隔离式反激三电平变换单元、周波变换器、输出滤波器和交流负载构成；本发明能够实现将不稳定、劣质的直流电压变换为所需要的稳定、优质的正弦交流电压的功能。通过改变高频隔离式反激三电平变换单元和周波变换器的类型，可以得到单管反激型、双管反激型、半桥反激型、全桥反激型高频隔离三电平逆变器的电路拓扑族。本发明具有电路拓扑简洁、双向功率流两级变换、功率开关管电压应力小、输出滤波器前端电压频谱特性好、输出滤波器体积小、负载适应能力强等良好特点，适用于高电压输入场合。

主权项

一种反激高频隔离式三电平逆变器，其特征在于：由依次连接的输入直流电源单元(1)、输入滤波器(2)、高频隔离式反激三电平变换单元(3)、周波变换器(4)、输出滤波器(5)和输出交流负载(6)构成，其中：输入直流电源单元(1)与输入滤波器(2)一端连接，输入滤波器(2)另一端与高频隔离式反激三电平变换单元(3)一端连接，高频隔离式反激三电平变换单元(3)另一端经过高频隔离式变压器(T)与周波变换器(4)一端连接，周波变换器(4)另一端与输出滤波器(5)一端连接，输出滤波器(5)另一端与输出交流负载(6)连接；其中，依次连接的输入直流电源(1)、输入滤波器(2)、高频隔离式反激三电平变换单元(3)、高频隔离变压器(T)、周波变换器(4)、输出滤波器(5)和输出交流负载(6)构成适用于高压输入DC‑AC变换场合的单管反激电路拓扑：所述的输入滤波器(2)由第一输入滤波电容(C1)、第二输入滤波电容(C2)、第三输入滤波电容(C3)和第四输入滤波电容(C4)构成；第一输入滤波电容(C1)的负极与第二输入滤波电容(C2)的正极相连，第二输入滤波电容(C2)的负极与第三输入滤波电容(C3)的正极相连，第三输入滤波电容(C3)的负极与第四输入滤波电容(C4)的正极相连，输入直流电源(1)的正极与第一输入滤波电容(C1)的正极相连，输入直流电源(1)的负极与第四输入滤波电容(C4)的负极相连；所述高频隔离式反激三电平变换单元(3)由第一功率开关管(S1)、第一二极管(D1)、第二功率开关管(S2)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、第三功率开关管(S3)、第五二极管(D5)、第四功率开关管(S4)、第六二极管(D6)、第五功率开关管(S5)、第七二极管(D7)、第六功率开关管(S6)、第八二极管(D8)、高频隔离变压器(T)第一原边绕组(N1)、高频隔离变压器(T)第一副边绕组(N2)构成；第一功率开关管(S1)的漏极与第一输入滤波电容(C1)的正极相连接，第一二极管(D1)反并联于第一功率开关管(S1)两端，即第一二极管(D1)的阴极与第一功率开关管(S1)的漏极连接，第一二极管(D1)的阳极与第一功率开关管(S1)的源极连接，第一功率开关管(S1)的源极与第五功率开关管(S5)的源极连接，第五功率开关管(S5)的漏极与第二输入滤波电容(C2)的正极连接，第七二极管(D7)反并联于第五功率开关管(S5)两端，即第七二极管(D7)的阴极与第五功率开关管(S5)的漏极连接，第七二极管(D7)的阳极与第五功率开关管(S5)的源极连接，第三功率开关管(S3)的漏极与第一功率开关管(S1)的源极、第五功率开关管(S5)的源极连接，第五二极管(D5)反并联于第三功率开关管(S3)两端，即第五二极管(D5)的阴极与第三功率开关管(S3)的漏极连接，第五二极管(D5)的阳极与第三功率开关管(S3)的源极连接，高频隔离变压器(T)第一原边绕组(N1)的同名端与第三功率开关管的源极相连，第三二极管(D3)的阴极与第一功率开关管(S1)的源极、第五功率开关管(S5)的源极、第三功率开关管(S3)的漏极相连，第四二极管(D4)的阴极与第二输入滤波电容(C2)的负极、第三输入滤波电容(C3)的正极、第三二极管(D3)的阳极、高频隔离变压器(T)第一原边绕组(N1)的非同名端连接，第四功率开关管(S4)的漏极与第三功率开关管(S3)的源极相连，第六二极管(D6)反并联于第四功率开关管(S4)两端，即第六二极管(D6)的阴极与第四功率开关管(S4)的漏极连接，第六二极管(D6)的阳极与第四功率开关管(S4)的源极连接，第六功率开关管(S6)的源极与第三输入滤波电容(C3)的负极、第四输入滤波电容(C4)的正极相连，第六功率开关管(S6)的漏极与第四二极管(D4)的阳极、第四功率开关管(S4)的源极相连，第八二极管(D8)反并联于第六功率开关管(S6)两端，即第八二极管(D8)的阴极与第六功率开关管(S6)的漏极连接，第八二极管(D8)的阳极与第六功率开关管(S6)的源极连接，第二功率开关管(S2)的源极与第四输入滤波电容(C4)的负极连接，第二功率开关管(S2)的漏极与第四功率开关管(S4)的源极、第六功率开关管(S6)的漏极、第四二极管(D4)的阳极相连，第二二极管(D2)反并联于第二功率开关管(S2)两端，即第二二极管(D2)的阴极与第二功率开关管(S2)的漏极连接，第二二极管(D2)的阳极与第二功率开关管(S2)的源极相连；所述周波变换器(4)由第七功率开关管(S7)、第九二极管(D9)、第八功率开关管(S8)、第十二极管(D10)构成；第七功率开关管(S7)的漏极与高频隔离变压器(T)第一副边绕组(N2)的非同名端相连，第九二极管(D9)反并联于第七功率开关管(S7)的两端，即第九二极管(D9)的阴极与第七功率开关管(S7)的漏极相连，第九二极管(D9)的阳极与第七功率开关管(S7)的源极相连，第八功率开关管(S8)的漏极与高频隔离变压器(T)第一副边绕组(N2)的同名端相连，第十二极管(D10)反并联于第八功率开关管(S8)的两端，即第十二极管(D10)的阴极与第八功率开关管(S8)的漏极相连，第十二极管(D10)的阳极与第八功率开关管(S8)的源极相连；所述输出滤波器(5)包含输出滤波电容(Cf)；输出滤波电容(Cf)的正极与第七功率开关管(S7)的源极、第九二极管(D9)的阳极连接，输出滤波电容(Cf)的负极与第八功率开关管(S8)的源极、第十二极管(D10)的阳极连接；所述输出交流负载(6)包含交流负载(ZL)，交流负载(ZL)的正极与输出滤波电容(Cf)的正极相连，交流负载(ZL)的负极与输出滤波电容(Cf)的负极相连。