[發明專利]基于Cuk變換器的高頻隔離式三電平交-交變換器

有效

• 申請號: 200910035052.1
• 申請日: 2009-09-15
• 公開（公告）號: CN102025281A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 朱玲;李磊;胡偉;趙勤
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02M5/22
• 分類號: H02M5/22
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛

1.一種基于Cuk變換器的高頻隔離式三電平交-交變換器，其特征在于，包括輸入交流電源[1]、輸入濾波器[2]、隔離式Cuk三電平交流變換單元[3]、輸出濾波器[4]、輸出交流負載[5]；所述輸入濾波器[2]包括輸入濾波電感[Li]、輸入濾波電容[Ci]，輸入濾波電感[Li]與輸入濾波電容[Ci]相連接，二者接頭處引出線為輸入濾波器[2]的第一輸出端[x]，輸入濾波電感[Li]的另一端接輸入交流電源[1]的參考正極，輸入濾波電容[Ci]的另一端接輸入交流電源[1]的參考負極，輸入交流電源[1]的參考負極接地，輸入濾波電容[Ci]與輸入交流電源[1]參考負極相連的端口為輸入濾波器[2]的第二輸出端[y]；

隔離式Cuk三電平交流變換單元[3]包括輸入儲能電感[Ll]、第一雙向功率開關管[Sl]、第二雙向功率開關管[S2]、第三雙向功率開關管[S3]、第四雙向功率開關管[S4]、第一耦合電容[C1]、第二耦合電容[C2]、第三耦合電容[C3]、第四耦合電容[C4]、第一隔離變壓器[T1]、第二隔離變壓器[T2]；輸入儲能電感[L1]的一端接輸入濾波器[2]的第一輸出端[x]，輸入儲能電感[L1]的另一端接第一雙向功率開關管[S1]的輸入端[a]和第一耦合電容[C1]的一端，第一耦合電容[C1]的另一端接第一隔離變壓器[T1]的原邊輸入端[i]，第一隔離變壓器[T1]的原邊輸出端[j]接第一雙向功率開關管[S1]輸出端[b]，且兩者接線引出端接第二雙向功率開關管[S2]的輸入端[c]和第二隔離變壓器[T2]原邊輸入端[m]，第二隔離變壓器[T2]原邊輸出端[n]接第二耦合電容[C2]的一端，第二耦合電容[C2]的另一端接第二雙向功率開關管[S2]的輸出端[d]，且兩者接頭引出線接輸入濾波器[2]的第二輸出端[y]；第一隔離變壓器[T1]的副邊輸入端[k]接第三耦合電容[C3]的一端，第三耦合電容[C3]的另一端接第三雙向功率開關管[S3]的輸入端[e]，且兩者接線引出端接輸出儲能電感[L2]一端，輸出儲能電感[L2]的另一端為隔離式Cuk三電平交流變換單元[3]的第一輸出端[u]；第三雙向功率開關管[S3]的輸出端[f]接第一隔離變壓器[T1]的副邊輸出端[s]，且兩者接線引出端接第二隔離變壓器[T2]副邊輸入端[p]和第四雙向功率開關管[S4]輸入端[g]；第二隔離變壓器[T2]副邊輸出端[q]接第四耦合電容[C4]的一端，第四耦合電容[C4]的另一端接第四雙向功率開關管[S4]的輸出端[h]，兩者接線引出端為隔離式Cuk三電平交流變換單元[3]的第二輸出端[r]；

輸出濾波器[4]包括輸出濾波電容[Co]，該電容的兩端分別接隔離式Cuk三電平交流變換單元[3]的第一輸出端[u]和第二輸出端[r]；輸出濾波電容[Co]與輸出交流負載[5]相互并聯，隔離式Cuk三電平交流變換單元[3]的第一輸出端[u]接地。

2.根據權利要求1所述的基于Cuk變換器的高頻隔離式三電平交-交變換器，其特征在于，第一雙向功率開關管[S1]、第二雙向功率開關管[S2]、第三雙向功率開關管[S3]、第四雙向功率開關管[S4]都具有雙向阻斷功能，第一雙向功率開關管[S1]包括第一功率開關管[S1a]、第二功率開關管[S1b]、第一二極管[p1]、第二二極管[p2]；第一功率開關管[S1a]的源極接第二功率開關管[S1b]的漏極，第一功率開關管[S1a]的源極還接第一二極管[p1]的陽極，第一功率開關管[S1a]的漏極接第一二級管[p1]陰極，第二功率開關管[S1b]的源極接第二二極管[p2]的陽極，第二功率開關管[S1b]的漏極接第二二極管[p2]的陰極，功率開關管[S1a]的漏極為第一雙向功率開關管[S1]的輸入端[a]，功率開關管[S1b]的源極為第一雙向功率開關管[S1]的輸出端[b]；

第二雙向功率開關管[S2]包括第三功率開關管[S2a]、第四功率開關管[S2b]、第三二極管[p3]、第四二極管[p4]，第三功率開關管[S2a]的源極接第四功率開關管[S2b]的漏極，第三功率開關管[S2a]的源極還接第三二極管[p3]的陽極，第三功率開關管[S2a]的漏極接第三二極管[p3]的陰極，第四功率開關管[S2b]的源極接第四二極管[p4]陰極，第四功率開關管[S2b]的漏極接第四二極管[p4]陽極，第三功率開關管[S2a]的漏極為第二雙向功率開關管[S2]的輸入端[c]，第四功率開關管[S2b]的源極為第二雙向功率開關管[S2]的輸出端[d]；

第三雙向功率開關管[S3]包括第五功率開關管[S3a]、第六功率開關管[S3b]、第五二極管[p5]、第六二極管[p6]，第五功率開關管[S3a]的源極接第六功率開關管[S3b]的漏極，第五功率開關管[S3a]的源極還接第五二極管[p5]的陽極，第五功率開關管[S3a]的漏極接第五二極管[p5]的陰極，第六功率開關管[S3b]的源極接第六二極管[p6]陰極，第六功率開關管[S3b]的漏極接第六二極管[p6]陽極，第五功率開關管[S3a]的漏極為第三雙向功率開關管[S3]的輸入端[e]，第六功率開關管[S3b]的源極為第三雙向功率開關管[S3]的輸出端[f]；

第四雙向功率開關管[S4]包括第七功率開關管[S4a]、第八功率開關管[S4b]、第七二極管[p7]、第八二極管[p8]，第七功率開關管[S4a]的源極接第八功率開關管[S4b]的漏極，第七功率開關管[S4a]的源極還接第七二極管[p7]的陽極，第七功率開關管[S4a]的漏極接第七二極管[p7]的陰極，第八功率開關管[S4b]的源極接第八二極管[p8]陰極，第八功率開關管[S4b]的漏極接第八二極管[p8]陽極，第七功率開關管[S4a]的漏極為第四雙向功率開關管[S4]的輸入端[g]，第八功率開關管[S4b]的源極為第四雙向功率開關管[S4]的輸出端[h]。