[發(fā)明專利]一種單極非隔離三相Cuk逆變器

在審

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• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN107888104A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王立喬;韓嘯;張檢亮
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙)13116
• 代理人: 李合印

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子變換器技術(shù)領(lǐng)域的逆變器，具體涉及可應(yīng)用于升降壓場合的一種單極非隔離三相Cuk逆變器。

背景技術(shù)

逆變器是將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姷碾娔茏儞Q裝置。相對于主要應(yīng)用在中小功率場合的單相逆變器，三相逆變器由于其結(jié)構(gòu)特點，更適合應(yīng)用于大功率場合，包括新能源發(fā)電、電機驅(qū)動及航空電源等各種工業(yè)場合。

關(guān)于傳統(tǒng)的三相電壓型逆變器的相關(guān)研究已經(jīng)非常成熟，且應(yīng)用也很廣泛。但傳統(tǒng)三相電壓型逆變器逆變側(cè)輸出交流電壓低于直流側(cè)輸入電壓，即呈降壓輸出狀態(tài)，僅適合應(yīng)用于交流輸出電壓幅值小于倍直流輸入電壓的降壓型場合。若應(yīng)用于升降壓型的場合如新能源發(fā)電領(lǐng)域，由于其輸入側(cè)受外界環(huán)境如風(fēng)力強度、光照強度以及電池表面溫度等因素影響，輸入電壓變化較大，而輸出側(cè)無論是并網(wǎng)還是接負載均需要比較穩(wěn)定的交流輸出。這一特性使得傳統(tǒng)的三相電壓型逆變器需要連接變壓器或在其前級配置直流變換器的方式構(gòu)建兩級式逆變器來調(diào)節(jié)輸出電壓幅值以使其滿足三相負載或電網(wǎng)的電壓需求。然而這種兩級式三相逆變器存在體積增大，成本增加以及效率降低的問題。針對兩級式逆變器存在的問題，一些新型的單極三相逆變器拓撲也相繼提出，包括構(gòu)建升降壓無源儲能網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)逆變的三相逆變器以及通過將升降壓型DC-DC變換器拓撲進行組合的三相逆變器。但這些新型的單極式三相逆變器需要較多的無源儲能元件且升降壓能力有限，因而限制了該類逆變器在升降壓場合中的應(yīng)用。因此，需要研制新型三相升降壓型逆變器來解決上述問題從而更加符合大功率新能源發(fā)電技術(shù)的需要。本發(fā)明所提出的一種單極非隔離三相Cuk逆變器正是滿足上述需求的新型逆變方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，目的在于提出一種單極非隔離三相Cuk逆變器，所述單極非隔離三相Cuk逆變器電路結(jié)構(gòu)簡單、輸出電壓范圍大、能夠適用于升降壓場合。

為解決上述存在的技術(shù)問題實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種單極非隔離三相Cuk逆變器，是由直流電源、六個開關(guān)管、三個二極管、四個電感和四個電容組成；第一電感L₁下端與直流電源U_in“+”端連接；第一電感L₁上端分別與第一開關(guān)管S₁集電極、第三開關(guān)管S₃集電極、第五開關(guān)管S₅集電極和第一電容C₁上端連接；直流電源U_in“-”端分別與第一二極管D₁陰極、第二二極管D₂陰極和第三二極管D₃陰極連接；第一二極管D₁陽極分別與第一開關(guān)管S₁發(fā)射極、第二開關(guān)管S₂集電極和第二電感左端L₂連接；第二二極管D₂陽極分別與第三開關(guān)管S₃發(fā)射極、第四開關(guān)管S₄集電極和第三電感L₃左端連接；第三二極管D₃陽極分別與第五開關(guān)管S₅發(fā)射極、第六開關(guān)管S₆集電極和第四電感L₄左端連接；第一電容C₁下端分別于第二開關(guān)管S₂發(fā)射極、第四開關(guān)管S₄發(fā)射極和第六開關(guān)管S₆發(fā)射極連接；第二電感L₂右端分別與第二電容C₂上端和第一負載R₁左端連接；第三電感L₃右端分別與第三電容C₃上端和第二負載R₂左端連接；第四電感L₄右端分別與第四電容C₄上端和第三負載R₃左端連接；第二電容C₂下端、第三電容C₃下端和第四電容C₄下端連接于一點；第一負載R₁右端、第二負載R₂右端和第三負載R₃右端連接于一點。

本發(fā)明逆變器電路既能輸出峰值高于其直流電壓也能輸出峰值低于其直流電壓的三相輸出相電壓。

本發(fā)明逆變器電路可擴展為三電平逆變器。

本發(fā)明逆變器由于三個二極管的加入，直流電源和儲能電感只能向輸出側(cè)單向提供能量，符合光伏電池與風(fēng)力發(fā)電等新能源發(fā)電場合。