[發(fā)明專利]一種高頻雙向隔離系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410591556.2
• 申請(qǐng)日: 2014-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN104333228A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭文明;陳雷;蘭越前
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院;中電普瑞科技有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

1.一種高頻雙向隔離系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)包括低壓側(cè)單元、能量流向管理單元、升壓逆變單元、高頻隔離單元、變流逆變單元、高壓側(cè)單元和控制單元；低壓側(cè)單元、能量流向管理單元、升壓逆變單元、高頻隔離單元、變流逆變單元和高壓側(cè)單元依次雙向連接，所述能量流向管理單元、升壓逆變單元、高頻隔離單元和變流逆變單元分別與所述控制單元雙向連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻雙向隔離系統(tǒng)，其特征在于：所述低壓側(cè)單元包括低壓直流支撐電容C1，所述低壓直流支撐電容C1為金屬膜電容；所述低壓直流支撐電容C1的正極連接高頻電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管T5的源極，其負(fù)極接地。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻雙向隔離系統(tǒng)，其特征在于：所述能量流向管理單元包括高頻電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管T5和第一AD采集器；所述高頻電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管T5為N溝通增強(qiáng)型電力場(chǎng)效應(yīng)管，其工作頻率達(dá)20KHz以上，且內(nèi)部設(shè)有續(xù)流二極管；所述第一AD采集器為電壓-電流采集器。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高頻雙向隔離系統(tǒng)，其特征在于：當(dāng)能量從高壓側(cè)單元向低壓側(cè)單元傳遞時(shí)，通過控制所述高頻電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管T5的開通，以提供能量流向通道；

當(dāng)能量從低壓側(cè)單元向高壓側(cè)單元傳遞時(shí)，續(xù)流二極管提供能量流向通道，同時(shí)也截止高壓側(cè)單元的高電壓對(duì)低壓側(cè)單元的沖擊。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻雙向隔離系統(tǒng)，其特征在于：所述升壓逆變單元包括高頻電感L1、高頻電感L2、電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管T1和電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管T2；所述高頻電感L1和高頻電感L2的一端均連接高頻電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管T5的漏極，高頻電感L1和高頻電感L2的另一端分別連接電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管T1和電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管T2的漏極，同時(shí)電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管T1和電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管T2的源極分別和高頻隔離單元中的高頻隔離變壓器低壓端相連，電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管T1和電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管T2的源極均接地。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高頻雙向隔離系統(tǒng)，其特征在于：所述高頻電感L1和高頻電感L2的磁芯采用基于非晶合金材料制成；

所述電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管T1和電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管T2均為N溝通增強(qiáng)型電力場(chǎng)效應(yīng)管，兩者的工作頻率高達(dá)20KHz以上，且內(nèi)部分別設(shè)有續(xù)流二極管。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的高頻雙向隔離系統(tǒng)，其特征在于：所述高頻隔離單元包括高頻隔離變壓器、第二AD采集器和隔直電容C4；所述高頻隔離變壓器分為低壓端和高壓端，低壓端和高壓端均通過接線端子分別連接升壓逆變單元和變流逆變單元。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高頻雙向隔離系統(tǒng)，其特征在于：所述高頻隔離變壓器內(nèi)部磁芯采用非晶合金或鐵粉芯材質(zhì)制成，可耐受至少20kHz的高頻交流電壓，其變比為1：1；所述高頻隔離變壓器低壓端和高壓側(cè)均耐受3000KV以上工頻高壓沖擊，工作海拔高度不低于3000米。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高頻雙向隔離系統(tǒng)，其特征在于：所述第二AD采集器為電流采集器，該電流采集器設(shè)置在高頻隔離變壓器低壓端，實(shí)時(shí)采集流過高頻電感L1和高頻電感L2內(nèi)的電流，防止短路或過流燒毀變壓器的事故發(fā)生；

所述隔直電容C4串聯(lián)在高頻隔離變壓器高壓側(cè)，采用可耐高頻紋波沖擊的金屬膜電容，防止在逆變中有直流成分進(jìn)入到高頻隔離變壓器內(nèi)部，造成變壓器磁飽和而發(fā)生短路事故。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻雙向隔離系統(tǒng)，其特征在于：所述變流逆變單元包括橋臂式連接的可關(guān)斷電力電子器件T3、可關(guān)斷電力電子器件T4和電壓-電流采集器；所述可關(guān)斷電力電子器件T3的發(fā)射極與可關(guān)斷電力電子器件T4的集電極相連，同時(shí)和高頻隔離變壓器高壓側(cè)相連，可關(guān)斷電力電子器件T4的發(fā)射極接地。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的高頻雙向隔離系統(tǒng)，其特征在于：所述可關(guān)斷電力電子器件T3和可關(guān)斷電力電子器件T4均包括絕緣門極雙極性晶體管和與絕緣門極雙極性晶體管反并聯(lián)的續(xù)流二極管，通過控制絕緣門極雙極性晶體管的關(guān)斷，為線路感性負(fù)載或雜散電感提供能量續(xù)流通道；

所述電壓-電流采集器為高精度12位的數(shù)字采集器，設(shè)置于可關(guān)斷電力電子器件T3的發(fā)射極附近，檢測(cè)高頻隔離變壓器高壓側(cè)電壓和電流，為控制單元提供實(shí)時(shí)電壓和實(shí)時(shí)電流，便于控制單元精準(zhǔn)控制。