[實用新型]一種單級耦合電感ZETA電抗源逆變器

有效

• 申請號: 201420549719.6
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN204068754U
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 丁新平;王伯榮;苑紅
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 張世功

技術領域：

本實用新型屬于直流與交流逆變設備技術領域，涉及一種新型高升壓增益直流-交流逆變器，特別是一種單級耦合電感ZETA電抗源逆變器。

背景技術：

目前，可再生能源和新能源的發展迫切需要高效節能的電能轉換電路以充分利用來之不易的能量。分布式發電系統作為電網的有益補充，在邊遠地區和環境特殊的地域具有十分明顯的優勢。光伏模塊和燃料電池的電壓等級對系統影響較大，高電壓需多個模塊的串聯，這會極大增加系統的成本及故障率。在現有技術中，傳統的兩級電路解決方案雖能實現升壓及并網功能，但亦會造成電路結構復雜，效率低等問題。Z源逆變電路(ZSI)作為一種單級逆變電路可以代替傳統的兩級電路來實現升壓及并網功能，大大簡化了電路結構，增強了逆變電路的安全性。但Z源逆變電路獨特升壓原理限制了該電路的升壓能力，獲得高電壓增益必然降低逆變電器的調制因子，在一定程度上限制了其應用范圍。為解決該問題，可通過引入開關電容提升ZSI的升壓能力，獲得較高升壓比，但這樣會造成電路結構復雜，增加樣機重量和體積，并同時會帶來漏感的相應增加，降低逆變器功率密度，限制了其應用場合。因此，尋求一種結構簡單，功率密度高，適用于高升壓場合的逆變電路裝置已成為本領域研發人員正在探討的技術任務,為了做到上述設想，申請者已取得國家自然科學基金的資助項目(51477079)和山東省自然科學基金的(ZR2013EEM020)項目，以期達到預期的設想。

發明內容：

本實用新型的發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求設計一種新型結構的高升壓增益單級耦合電感ZETA電抗源逆變器，用于直流和交流電之間的逆變場合，能夠克服傳統單級可升壓逆變電路升壓能力不足的缺點，在調制因子較大時，能夠得到較大的升壓能力，在電路所用元器件較少條件下，實現較高的功率密度并降低成本和故障率。

為了實現上述目的，本實用新型的主體結構包括直流電源V_g、由第一繞組L₁和第二繞組L₂組成的耦合電感(第一繞組L₁與第二繞組L₂的匝數比為N_P：N_S，為具體表示耦合電感的模型，在圖1中標記出耦合電感的第一繞組L₁和第二繞組L₂的漏感分別為L_1k、L_2k及勵磁電感為L_m)、電容器C、功率開關管S₇和由功率開關管S₁～S₆及二極管D₁～D₆組成的三相電壓型橋式逆變電路單元；耦合電感的第一繞組L₁與第二繞組L₂互為同名端，功率開關管S₇一端與直流電源V_g的正極相連，另一端與耦合電感的第一繞組L₁相連，耦合電感的兩個繞組L₁和L₂的公共端與電源V_g負極相連；三相電壓型橋式逆變電路單元由六個帶反并聯二極管D₁～D₆的功率開關管S₁～S₆連接組成，各二極管與各功率開關管的標號為一一對應并聯結構，功率開關管S₁～S₆選用絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)或電力場效應晶體管(MOSFET)，功率開關管S₁與功率開關管S₄相連，并在其公共端引出一組橋臂作為三相電壓式橋型逆變電路單元的一相輸出端；功率開關管S₂與S₅和功率開關管S₃與S₆分別相連并在公共端分別引出另外兩組橋臂；功率開關管S₁的另一端與功率開關管S₂、S₃的另一端相連并接于電容器C的正極，功率開關管S₄的另一端與功率開關管S₅、S₆的另一端相連并接于耦合電感第一繞組L₁與第二繞組L₂的公共端；三相電壓型橋式逆變電路單元的六個開關管S₁～S₆均接受外部設備提供的開關信號。