[發明專利]一種基于高頻鏈的單級式逆變器

在審

• 申請號: 201611219062.7
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106655866A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 黃朱錦;胡楷;張玘;李金龍;蔡年春
• 申請（專利權）人: 威勝集團有限公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M1/12
• 代理公司: 長沙思創聯合知識產權代理事務所(普通合伙)43215
• 代理人: 肖戰勝

技術領域

本發明涉及電力電子變換器，具體涉及一種基于高頻鏈的單級式逆變器。

背景技術

電力電子變換器是利用功率開關器件通過特定的組合方式而構成的電能變換裝置，主要分為交流變直流、直流變交流、直流變直流、交流變交流四大類。其中將直流電轉換為交流電的變換器稱為逆變器，隨著電力電子技術的發展，逆變器作為一種電能轉換裝置已廣泛應用于航空航天、軌道交通、感應加熱、新能源發電系統等領域。

逆變器按照功率變換的級數分類，可分為單級式變換和多級式變換兩種拓撲方案；單級式逆變器只有一級能量轉換，因此相對于多級式變換，單級式逆變器具有電路簡單、可靠性高、和高效低功耗等優點。按照是否含有變壓器及其變壓器的類型，可分為無變壓器型、工頻變壓器型和高頻隔離變壓器型，無變壓器型逆變器輸入輸出之間無電氣隔離。目前普遍應用的逆變器為多級逆變器、工頻變壓器型逆變器和無變壓器型逆變器，因此均存在損耗高或體積大等缺點。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種基于高頻鏈的單級式逆變器，其提高了逆變器的磁芯利用率，減少了逆變器的體積。

本發明的解決方案是這樣實現的：一種基于高頻鏈的單級式逆變器，包括依次連接的前級高頻鏈逆變電路、高頻隔離變壓器、后級吸收電路、后級逆變電路和輸出濾波電路，其中，

所述前級高頻逆變電路將直流電源轉換為高頻交流電后，傳輸到高頻隔離變壓器的原邊繞組；優選的是，所述高頻交流電的占空比為0.01-0.99之間，并且，當高頻交流電的占空比為0.5時，其轉換效率最高。

所述高頻隔離變壓器將原邊繞組高頻電壓以變比為1：N的方式傳輸到高頻隔離變壓器的兩個副邊繞組，產生兩路同幅同相的高頻電；

所述后級吸收電路跨接于所述高頻隔離變壓器的兩個副邊繞組之間，用于吸收變壓器尖峰和給后級逆變電路提供續流通道；

所述后級逆變電路將所述高頻隔離變壓器兩個副邊繞組的高頻交流電轉換為SPWM交流電，并傳輸到輸出濾波電路；

所述輸出濾波電路將SPWM交流電進行濾波后，為負載供電。

本發明的另一技術方案在于在上述基礎之上，所述前級高頻鏈逆變電路包括第一開關管(S1)、第二開關管(S2)、第三開關管(S3)和第四開關管(S4)；第一開關管(S1)與第二開關管(S2)構成一個半橋，第三開關管(S3)與第四開關管(S4)構成一個半橋；第一開關管(S1)與第四開關管(S4)的驅動信號相同，第二開關管(S2)與第三開關管(S3)的驅動信號相同，第一開關管(S1)驅動信號與第二開關管(S2)驅動信號互補。優選的是，所述驅動信號的占空比為0.01-0.99之間，并且，當驅動信號的占空比為0.5時，所述前級高頻鏈逆變電路的轉換效率最高。

本發明的另一技術方案在于在上述基礎之上，所述第一開關管(S1)、第二開關管(S2)、第三開關管(S3)和第四開關管(S4)由IGBT和與其反并聯的二極管組成，其中二極管的陽極與IGBT的發射極相連，二極管的陰極與IGBT的集電極相連。

本發明的另一技術方案在于在上述基礎之上，所述第一開關管(S1)的集電極、第三開關管(S3)的集電極和直流電源的正極相連接，所述第二開關管(S2)的發射極、第四開關管(S4)的發射極和直流電源的負極相連接。

本發明的另一技術方案在于在上述基礎之上，所述高頻隔離變壓器包括第一原邊繞組(N1)、第一副邊繞組(N2)和第二副邊繞組(N3)，所述第一原邊繞組(N1)與第一副邊繞組(N2)的匝數比和第一原邊繞組(N1)與第二副邊繞組(N3)的匝數比相同。

本發明的另一技術方案在于在上述基礎之上，所述高頻隔離變壓器的第一原邊繞組(N1)的同名端與所述第三開關管(S3)的發射極和第四開關管(S4)的集電極相連接，所述高頻隔離變壓器的第一原邊繞組N1的異名端與所述第一開關管(S1)的發射極和第二開關管(S2)的集電極相連接。