[發明專利]一種全橋電流源型高頻隔離式三電平逆變器

無效

• 申請號: 201410115436.5
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN103856095A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 項澤宇;李磊;胥佳梅;柳成;武凱
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02M7/5395
• 分類號: H02M7/5395
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于電力電子變換技術領域，特別是一種全橋電流源型高頻隔離式三電平逆變器。

背景技術

直－交（DC-AC）變換技術是應用功率半導體器件，將直流電能轉換成恒壓恒頻交流電能的一種靜止變流技術，供交流負載用電或與交流電網并網發電使用，該技術廣泛應用于工業生產和日常生活中。

大功率電力電子器件的發展為多電平逆變裝置的研制和發展提供了技術支持。1977年德國學者Holtz首次提出了利用開關管來輔助中點箝位的三電平逆變器主電路，1980年日本的Akira?Nabae教授等人對其進行了發展，提出了出了中點箝位逆變器(Neutral-Point-Clamped?Inverter，NPC逆變器)。經過幾十年的發展，目前多電平逆變技術主要有三類拓撲結構：1）二極管箝位型逆變器；2）飛跨電容箝位型逆變器；3）具有獨立直流電源的級聯型逆變器。其中二極管箝位型、電容箝位型多電平逆變器適用于高輸入電壓大功率逆變器場合；具有獨立直流電源的級聯型多電平逆變器則適用于低輸入、高輸出電壓大功率逆變場合。但是二極管箝位型、電容箝位型多電平多點平逆變技術存在拓撲形式單一、無電氣隔離等缺陷；具有獨立直流電源的級聯型多電平逆變技術存在電路拓撲復雜輸入側功率因數低、變換效率偏低、功率密度低等缺陷。除此之外，其他類型的多電平拓撲結構基本都由這三類拓撲衍生而來。

Mr.ESPELAGE于1977年提出了高頻鏈逆變技術的新概念。高頻鏈逆變技術與常規的逆變技術最大的不同在于前者利用高頻變壓器實現輸入與輸出的電氣隔離，減小了變壓器的體積和重量。利用高頻變壓器代替傳統低頻環節逆變技術中的工頻變壓器，克服了低頻逆變技術的缺點，顯著提高了逆變器的特性。

圍繞高頻環節逆變技術，1998年黃敏超等人提出一種全橋雙向電流源高頻鏈逆變器的拓撲結構（黃敏超等，全橋雙向電流源高頻鏈逆變器，載于《第十三屆全國電源技術年會論文集》第71至第74頁），該逆變器具有雙向功率傳輸、拓撲結構簡單、使用器件少、控制方案簡單、效率高、可靠性高以及良好的動態響應等優點。但是由于反激拓撲的限制及兩電平電路本身的缺點，該逆變器開關管功率小，耐壓能力低，只能在電壓及功率較小的場合應用。

發明內容

本發明目的在于提供一種全橋電流源型高頻隔離式三電平逆變器，引入多電平技術，減小了開關管電壓應力。

為達成上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種全橋電流源型高頻隔離式三電平逆變器，由依次連接的輸入直流電源、分壓電容、全橋電流源型高頻隔離式三電平變換單元、周波變換器、輸出濾波器和輸出交流負載構成，其中：輸入直流電源單元與分壓電容一端連接，分壓電容另一端與全橋電流源型高頻隔離式三電平變換單元一端連接，全橋電流源型高頻隔離式三電平變換單元另一端與周波變換器一端連接，周波變換器另一端與輸出濾波器一端連接，輸出濾波器另一端與輸出交流負載連接。

進一步的實施例中，所述分壓電容包括第一分壓電容和第二分壓電容；第一分壓電容的正極與輸入直流電源單元的參考正極連接，第一分壓電容的負極與第二分壓電容的正極連接，第二分壓電容的負極與輸入直流電源單元的參考負極連接；