[實用新型]基于雙Boost電路前級逆變單相高頻鏈隔離型DC-AC變換器

有效

• 申請號: 201020255633.4
• 申請日: 2010-07-08
• 公開（公告）號: CN202135073U
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 李建霞;閆朝陽;張茜;林恒偉;張冬;張志輝;鄔偉揚
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: H02M7/797
• 分類號: H02M7/797;H02M5/257
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及雙Boost電路和AC-AC變換電路，屬于直流/交流電能變換領域。?

技術背景

1雙Boos電路?

如圖1所示，雙Boost電路由兩個全控開關和兩個儲能電感組成，通過一定的控制方法可以實現其任意開關周期內Boost電路的升壓輸出；與普通的采用全橋逆變電路實現高頻變換相比，其特點是不僅減少了前級逆變電路開關的個數，提高了效率，而且可以縮小高頻變壓器的變比，進而減少了變壓器的體積和分布參數。?

2高頻鏈技術與高頻變壓器?

一般情況下變換器中都是使用工頻變壓器來調整電壓比和進行隔離，工頻變壓器應用廣泛、性能可靠、技術成熟。但是采用工頻變壓器，使系統整體的體積大，重量重；系統輸出濾波器體積龐大，笨重；工頻變壓器和輸出濾波電感會產生噪音；對于輸入電壓或負載的波動，系統的動態響應特性差。為了克服工頻變壓器以上的缺點，高頻鏈技術應運而生，它是利用高頻變壓器替代低頻逆變中的工頻變壓器，在實現調整變壓器比、電氣隔離的同時，有效的減小了變壓器的體積和重量，同時減小了整個系統的體積和重量。?

3雙向開關與整流電路?

雙向開關是指在導通時可以流過雙向電流，關斷時能夠阻斷雙向電壓具有自關斷能力的器件，又被稱為四象限開關。目前市場上沒有此類型的功率器件，所以雙向開關通常是由單向開關組合而成。目前常用的IGBT組合雙向開關主要有四種形式：橋式雙向開關、并聯型雙向開關、共發射極反向串聯組合雙向開關和共集電極反向串聯組合雙向開關。如圖2所示，橋式雙向開關僅需一個IGBT，門極驅動電路少，但任意時刻都有3個器件同時參與導通，導通壓降較大，損耗較高。如圖3所示，并聯型雙向開關需要由兩個IGBT功率開關與兩個快速二極管組合而成。由于IGBT只能承受單向電壓，因此需要在線路中增加兩個快速二極管以承受反向電壓。如圖4所示共發射極反向串聯組合雙向開關將兩個IGBT的發射極反向串聯，利用器件內部的續流二極管以阻擋反向電壓，結構緊湊，方便簡單，開關損耗也較低，而且它可以對電流的方向進行控制。如圖5所示共集電極反向串聯組合雙向開關結構與共發射極反向串聯組合雙向開關結構類似，只是共集電極反向串聯組合雙向開關是將IGBT的集電極反向串聯。?

現代常用的整流電路按照組成的器件可以分為不可控整流電路、半控整流電路和全控整流電路。組成不可控整流電路的器件為不控型器件，組成半控整流電路的器件為全控型器件不控器件而組成全控整流電路的器件全部為全控型器件。?

發明內容

本發明提出一種基于雙Boost電路前級逆變單相高頻鏈隔離型DC-AC變換器，電路結構如圖11所示包括雙Boost電路、高頻變壓器和交交變換電路。其前級電路采用雙Boost電路，?交交變換電路采用單相矩陣變換電路，雙Boost電路的輸出電壓通過高頻變壓器進行升降壓變換和隔離后作為交交變換電路的輸入，通過交交變換電路變換后得到所需輸出電壓。?

本發明中的雙Boost電路的結構類似普通的交錯并聯型的雙Boost?DC/DC變換電路。不同之處是雙Boost電路的輸出省去了其中的整流二極管，變直流輸出為高頻交流輸出。通過控制兩個Boost變換器交替工作，可以實現DC/HFAC的能量變換。通過適當的拓撲組合可以將該拓撲應用與具有電氣隔離特性的任意能量變換電路中，從而可以擴展其在電能變換領域的應用范圍。?

本發明中交交變換電路采用功率開關為雙向開關的單相矩陣變換電路。功率開關可分別為橋式雙向開關、并聯型雙向開關、共發射極反向串聯組合雙向開關或共集電極反向串聯組合雙向開關，根據組成單相矩陣變換電路的功率開關的不同，基于雙Boost電路前級逆變單相高頻鏈隔離型DC-AC變換器可以分為圖6所示的基于雙Boost電路前級逆變單相高頻鏈隔離型橋式組合雙向開關矩陣式DC-AC變換器；圖7所示的基于雙Boost電路前級逆變單相高頻鏈隔離型并聯型雙向開關矩陣式DC-AC變換器；圖8所示的為基于雙Boost電路前級逆變單相高頻鏈隔離型共發射極反向串聯雙向開關矩陣式DC-AC變換器；圖9所示的基于雙Boost電路前級逆變單相高頻鏈隔離型共集電極反向串聯雙向開關矩陣式DC-AC變換器。使用單相矩陣變換電路后，電壓的輸出電壓的幅值和頻率可以分別控制，理論上頻率可以達到任意值；輸入功率因數能夠靈活調節，最大可以達到0.99以上；采用雙向開關后，變換器可以實現能量雙向流動；沒有中間儲能環節，整個變換器結構緊湊，效率高。?

附圖說明

圖1為雙Boost電路?

圖2為橋式組合雙向開關?