一種抗三相負(fù)載不平衡的高頻隔離型逆變器

1、(19)中民*CCNN110033006666887777AA*(12)發(fā)明專利申請(qǐng)(10)申請(qǐng)公布號(hào)(43)申請(qǐng)公布日CN 1030668772013.04.24A(21)申請(qǐng)?zhí)?01310026177.4(22)申請(qǐng)日2013.01.23(71)申請(qǐng)人山東大學(xué)地址 250061 山東省濟(jì)南市歷下區(qū)經(jīng)十路17923 號(hào)(72)發(fā)明人張承慧杜王生飛陳阿蓮(74)專利機(jī)構(gòu) 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)公司 37221張勇有限人(51)Int.Cl.H02M 7/48 (2007.01)權(quán)利要求書1頁(yè) 說(shuō)明書3頁(yè)附圖1頁(yè)(54) 發(fā)明名稱一種抗三相負(fù)載不平衡的高頻(57) 摘要型逆變器本發(fā)明具體公開了一種抗三

2、相負(fù)載不平衡的高頻型逆變器，包括直流輸入電路、高頻逆變器、雙二次側(cè)繞組的高頻變壓器、磁放大器整流電路、直流濾波器、三相橋式逆變器和交流濾波器，所述的直流輸入電路與高頻逆變器相連，逆變電壓通過(guò)雙二次側(cè)繞組的高頻變壓器變壓，變壓后的兩個(gè)電壓輸出端分別與磁放大器整流電路的輸入端相連，每個(gè)磁放大器整流電路的輸出 端與直流濾波器相連，所述的直流濾波器與三相 橋式逆變器相連，所述的三相橋式逆變器與交流 濾波器相連，所述的兩個(gè)直流濾波器的電容相連，兩個(gè)電容的連接點(diǎn)與交流濾波器的 N 點(diǎn)相連。CN 103066877 A權(quán)利要求書CN 103066877 A1/1 頁(yè)1. 一種抗三相負(fù)載不平衡的高頻型逆變器，

3、包括直流輸入電路、高頻逆變器、雙二次側(cè)繞組的高頻變壓器、整流電路、直流濾波器、三相橋式逆變器和交流濾波器，所述的直流輸入電路與高頻逆變器相連，逆變電壓通過(guò)雙二次側(cè)繞組的高頻變壓器變壓，變壓后的兩個(gè)電壓輸出端分別與整流電路的輸入端相連，每個(gè)整流電路的輸出端與直流濾波器相連，所述的直流濾波器與三相橋式逆變器相連，所述的三相橋式逆變器與交流濾波器相連，其特征在于 ：所述的兩個(gè)直流濾波器的電容相連，且兩個(gè)電容的中點(diǎn)電位點(diǎn)與交流濾波器的電容輸出端相連。2. 如權(quán)利要求 1 所述的一種抗三相負(fù)載不平衡的新型高頻逆變器，其特征在于 ：所述的三相橋式逆變器由三相逆變系統(tǒng)，所述的高頻逆變器由高頻 PWM 逆變器

4、系統(tǒng)，所述的直流濾波器的兩個(gè)電容與電容電壓檢測(cè)和信號(hào)調(diào)理電路相連，所述的電容電壓檢測(cè)和信號(hào)調(diào)理電路分別檢測(cè)兩個(gè)電容兩端的電壓，通過(guò)信號(hào)調(diào)理后分別送到高頻PWM 逆變器系統(tǒng)、整流電路和三相逆變系統(tǒng)，整流電路根據(jù)接收的電壓信號(hào)調(diào)節(jié)直流濾波器兩個(gè)電容的中點(diǎn)電位，高頻 PWM 逆變器系統(tǒng)根據(jù)接收的電壓高頻逆變器，三相逆變系統(tǒng)根據(jù)電壓檢測(cè)和信號(hào)調(diào)理電路輸出的電壓和直流濾波器輸出端的交流輸出電壓、交流輸出電流三相橋式逆變器功率開關(guān)管工作，從而輸出三相交流電。3. 如權(quán)利要求 1 所述的一種抗三相負(fù)載不平衡的新型高頻逆變器，其特征在于 ：所述的交流濾波器為三相交流 LCL 濾波器，其輸入端與三相橋式逆變器輸

5、出端相連，輸出端 A、B、C、N 與三相電網(wǎng)或三相交流負(fù)載相接，其中 N 點(diǎn)與直流濾波中兩個(gè)電容連接的中點(diǎn)電位點(diǎn)相連接。4. 如權(quán)利要求 1 所述的一種抗三相負(fù)載不平衡的新型高頻逆變器，其特征在于 ：所述的三相橋式逆變器包括 6 個(gè)功率開關(guān)器件，兩只串聯(lián)后橋臂的中點(diǎn)分別與交流濾波器中的一相相連。一個(gè)橋臂，然后三個(gè)橋臂并聯(lián)，5. 如權(quán)利要求 1 所述的一種抗三相負(fù)載不平衡的新型高頻逆變器，其特征在于 ：所述的整流電路為基于磁放大技術(shù)的整流電路，其包括兩個(gè)帶有非線性飽和電抗器，且所述的整流電路輸入部分與雙二次側(cè)繞組的高頻與直流濾波器相連。變壓器的二次繞組輸出端相連，其輸出部分2說(shuō)明書CN 1030

6、66877 A1/3 頁(yè)一種抗三相負(fù)載不平衡的高頻型逆變器技術(shù)領(lǐng)域0001本發(fā)明涉及一種抗三相負(fù)載不平衡的高頻型逆變器。背景技術(shù)0002DC-DC 變換器作為主要器件廣泛應(yīng)用于高頻鏈結(jié)構(gòu)的光伏逆變系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了最大功率跟蹤和升壓變換。變換器采用高頻變壓器與逆變側(cè)實(shí)現(xiàn)能量傳輸，同時(shí)雙二次側(cè)整流器串聯(lián)的供電方案滿足了三相橋式逆變器直流側(cè)高電壓需求，每一路整流都能夠?yàn)槠漭敵鲭娙萏峁┠芰浚欢孀兤魅嘭?fù)載嚴(yán)重不平衡時(shí)，零線電流較大，工頻半波時(shí)間內(nèi)對(duì)串聯(lián)的兩個(gè)整流系統(tǒng)的功率需求不同，不加大電容量無(wú)法保證中點(diǎn)電位平衡。0003高頻磁放大技術(shù)在穩(wěn)定開關(guān)電源多路輸出場(chǎng)合應(yīng)用較多，且具有低成本、高效率、高可靠

7、性等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)亦符合光伏發(fā)電系統(tǒng)的要求，因此，這種應(yīng)用磁放大技術(shù)的高頻鏈變換器特別適用于新能源發(fā)電、蓄電儲(chǔ)能電站，超級(jí)電容系統(tǒng)及電動(dòng)汽車等具備升壓環(huán)節(jié)、追求高效可靠特點(diǎn)的應(yīng)用。0004世界能源日趨，節(jié)能降耗越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。太陽(yáng)能、風(fēng)能等清潔可再生能源利用規(guī)模越來(lái)越大，微電網(wǎng)和智能電網(wǎng)需求也異常迅猛。為滿足新能源微電網(wǎng)能夠在并網(wǎng)和孤島兩種場(chǎng)合下安全運(yùn)行，通常需要電氣型的功率變換器。在實(shí)際三相電力系統(tǒng)中，負(fù)載三相通常是不平衡的。如何保證不對(duì)稱負(fù)載情況下的電壓三相對(duì)稱平衡，已得到了普遍的關(guān)注。然而，三相橋式變換器結(jié)構(gòu)存在著固有的難題 ：本身由于只有兩個(gè)自由度，無(wú)法為零序分量提供通路。到

8、目前為止，國(guó)內(nèi)外學(xué)者不平衡負(fù)載情況下的電壓三相平衡平衡問(wèn)題，提出了多種方法法、三相四橋臂逆變器。電容法、帶中點(diǎn)抽頭工頻變壓器法、單相逆變器組合發(fā)明內(nèi)容0005為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種抗三相負(fù)載不平衡的高頻逆變器。0006本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下 ：型0007一種抗三相負(fù)載不平衡的新型逆變器，包括直流輸入電路、高頻逆變器、雙二次側(cè)繞組的高頻變壓器、整流電路、直流濾波器、三相橋式逆變器和交流濾波器。所述的直流輸入電路與高頻逆變器相連，逆變電壓通過(guò)雙二次側(cè)繞組的高頻變壓器變壓，變壓后的兩個(gè)電壓輸出端分別與整流電路的輸入端相連，每個(gè)整流電路的輸出端與直流濾波器相連，所述的直流濾波器與

9、三相橋式逆變器相連，所述的三相橋式逆變器與交流濾波器相連，所述的兩個(gè)直流濾波器的電容相連，且兩個(gè)電容的中點(diǎn)電位點(diǎn)與交流濾波器的電容輸出端相連。0008所述的三相橋式逆變器由三相逆變系統(tǒng)，所述的高頻逆變器由高頻 PWM逆變器系統(tǒng)，所述的直流濾波器的兩個(gè)電容與電容電壓檢測(cè)和信號(hào)調(diào)理電路相連，所述的電容電壓檢測(cè)和信號(hào)調(diào)理電路分別檢測(cè)兩個(gè)電容兩端的電壓，通過(guò)信號(hào)調(diào)理后3說(shuō)明書CN 103066877 A2/3 頁(yè)分別送到高頻 PWM 逆變器系統(tǒng)、整流電路和三相逆變系統(tǒng)。0009所述的交流濾波器為三相交流 LCL 濾波器，其輸入端與三相橋式逆變器輸出端相連，輸出端 A、B、C、N 與三相電網(wǎng)或三相交流負(fù)

10、載相接，其中 N 點(diǎn)與直流濾波中兩個(gè)電容連接的中點(diǎn)電位點(diǎn)相連接。0010所述的三相橋式逆變器包括 6 個(gè)功率開關(guān)器件，兩只串聯(lián)后三個(gè)橋臂并聯(lián)，橋臂的中點(diǎn)分別與交流濾波器中的一相相連。一個(gè)橋臂，然后0011所述的整流電路為基于磁放大技術(shù)的整流電路，其包括兩個(gè)帶有非線性飽和電抗器，且所述的整流電路輸入部分與雙二次側(cè)繞組的高頻連，其輸出部分與直流濾波器相連。0012三相橋式逆變器為三相全橋式逆變器。0013本發(fā)明的有益效果是 ：變壓器的二次繞組輸出端相0014本發(fā)明將雙二次側(cè)繞組的高頻變壓器與三相全橋式逆變器電路配合，可以滿足光伏并網(wǎng)發(fā)電和三相四線供電兩方面的需求。尤其當(dāng)三相負(fù)載嚴(yán)重不平衡時(shí)，零線電

11、流雖然會(huì)較大，但是本發(fā)明能夠利用磁放大技術(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)串聯(lián)整流電路的輸出電壓，以保證直流濾波電容中點(diǎn) O 的電位穩(wěn)定。從而保證輸出三相電壓對(duì)稱平衡。0015新型逆變器采二次側(cè)繞組的高頻變壓器與工頻變壓器方案相比，功率密度大，輕便、成本低。另外本發(fā)明利用磁放大技術(shù)穩(wěn)定直流濾波電容中點(diǎn)電位，并將兩個(gè)電容的中點(diǎn)電位點(diǎn)與三相四線的零線 N 相連，該方案與組合式三相橋式逆變器相比，所用的大功率開關(guān)器件少一半，因此成本更低。它與三相四橋臂拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比節(jié)省 2 個(gè)大功率的開關(guān)器件，降低了成本 ；與電容小了系統(tǒng)體積而延長(zhǎng)了系統(tǒng)的式三相橋式逆變器相比，需要較少的電容容量，減；與帶中點(diǎn)抽頭的變壓器相比，體積重量，大大

12、降低，尤其適合于船艦、航空航天電源系統(tǒng)。該發(fā)明特別適用于新能源微電網(wǎng)、蓄電儲(chǔ)能電站、電動(dòng)汽車、新型船艦系統(tǒng)等需要，并網(wǎng)0016電氣附圖說(shuō)明0017圖 1 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施方式0018下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明 ：0019如圖 1 所示，一種抗三相負(fù)載不平衡的高頻型逆變器，包括直流輸入電路、高頻逆變器、雙二次側(cè)繞組的高頻變壓器、整流電路、直流濾波器、三相橋式逆變器和交流濾波器，所述的直流輸入電路與高頻逆變器相連，逆變電壓通過(guò)雙二次側(cè)繞組的高頻隔離變壓器變壓，變壓后的兩個(gè)電壓輸出端分別與整流電路的輸入端相連，每個(gè)整流電路的輸出端與直流濾波器相連，所述的直流濾波器與三相橋式逆變器相連，

13、所述的三相橋式逆變器與交流濾波器相連，所述的兩個(gè)直流濾波器的電容相連，且兩個(gè)電容的中點(diǎn)電位點(diǎn)與交流濾波器的電容輸出端相連。0020高頻逆變器包括全橋、半橋、正激式或反激式逆變電路。三相橋式逆變器為三相全橋式逆變器。4說(shuō)明書CN 103066877 A3/3 頁(yè)0021所述的整流電路為基于磁放大技術(shù)的整流電路，其包括兩個(gè)帶有非線性飽和電抗器，且所述的整流電路輸入部分與雙二次側(cè)繞組的高頻連，其輸出部分與直流濾波器相連。變壓器的二次繞組輸出端相0022所述的直流濾波器有兩個(gè)，其為直流 LC 濾波器，包括電感 L1、電容 C1 和電感 L2、電容 C2，其中電容 C1 與電容 C2 的連結(jié)點(diǎn)記為O 點(diǎn)，所述的三相橋式逆變器包括 6 個(gè)功率開關(guān)器件，兩只串聯(lián)后一個(gè)橋臂，然后三個(gè)橋臂并聯(lián)，橋臂的中點(diǎn)分別為 Va，Vb，Vc。所述的交流濾波器由 6 個(gè)電抗器和 3 個(gè)無(wú)極性電容，其輸入端與三相橋式逆變器輸出相連，輸出端 A、B、C、N 與三相電網(wǎng)或三相交流負(fù)載相接，其中 N 點(diǎn)與直流濾波中點(diǎn) O 相連接。0023三相橋式逆變器由三相逆變系統(tǒng)，所述的高頻逆變器由高頻 PWM 逆變器系統(tǒng)，直流濾波器的電容 C1、電容 C2 分別與電容電壓檢測(cè)和信號(hào)調(diào)理電路相連，電容電壓檢測(cè)和信號(hào)調(diào)理電路分別檢測(cè)兩個(gè)電容 C1、電容 C2 兩端的