[發(fā)明專(zhuān)利]一種抗三相負(fù)載不平衡的高頻隔離型逆變器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310026177.4
• 申請(qǐng)日: 2013-01-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103066877A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張承慧;杜春水;王生飛;陳阿蓮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02M7/48
• 分類(lèi)號(hào): H02M7/48
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種抗三相負(fù)載不平衡的高頻隔離型逆變器。

背景技術(shù)

DC-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。變換器采用高頻隔離變壓器與逆變側(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(mǎn)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(xiàn)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。

高頻磁放大技術(shù)在穩(wěn)定開(kāi)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(chē)等具備升壓環(huán)節(jié)、追求高效可靠特點(diǎn)的應(yīng)用。

世界能源日趨危機(jī)，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(mǎn)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，通常需要電氣隔離型的功率變換器。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(chēng)負(fù)載情況下的電壓三相對(duì)稱(chēng)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。到目前為止，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)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：分裂電容法、帶中點(diǎn)抽頭工頻變壓器法、單相逆變器組合法、三相四橋臂逆變器。

發(fā)明內(nèi)容

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)載不平衡的高頻隔離型逆變器。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

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)繞組的高頻隔離變壓器、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，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。

所述的三相橋式逆變器由三相逆變控制系統(tǒng)控制，所述的高頻逆變器由高頻PWM逆變器控制系統(tǒng)控制，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逆變器控制系統(tǒng)、整流電路和三相逆變控制系統(tǒng)。

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)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。

所述的三相橋式逆變器包括6個(gè)功率開(kāi)關(guān)器件，兩只串聯(lián)后構(gòu)成一個(gè)橋臂，然后三個(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。

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(xiàn)性飽和電抗器，且所述的整流電路輸入部分與雙二次側(cè)繞組的高頻隔離變壓器的二次繞組輸出端相連，其輸出部分與直流濾波器相連。

三相橋式逆變器為三相全橋式逆變器。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明將雙二次側(cè)繞組的高頻隔離變壓器與三相全橋式逆變器電路配合，可以滿(mǎn)足光伏隔離并網(wǎng)發(fā)電和三相四線(xiàn)獨(dú)立供電兩方面的需求。尤其當(dāng)三相負(fù)載嚴(yán)重不平衡時(shí)，零線(xiàn)電流雖然會(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)兩路串聯(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(chēng)平衡。

新型逆變器采用雙二次側(cè)繞組的高頻隔離變壓器與工頻隔離變壓器方案相比，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(xiàn)的零線(xiàn)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(kāi)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(kāi)關(guān)器件，降低了成本；與電容分裂式三相橋式逆變器相比，需要較少的電容容量，減小了系統(tǒng)體積而延長(zhǎng)了系統(tǒng)的壽命；與帶中點(diǎn)抽頭的變壓器相比，體積重量，大大降低，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(chē)、新型船艦系統(tǒng)等需要電氣隔離，并網(wǎng)/獨(dú)立雙模式運(yùn)行，三相負(fù)載不平衡的供電系統(tǒng)領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明