[實(shí)用新型]一種無(wú)環(huán)流磁集成三橋臂雙Buck逆變器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720071245.2
• 申請(qǐng)日: 2017-01-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN206461534U
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王武;林賢麟;阮慧珊;林瓊斌;蔡逢煌;柴琴琴;陳佳橋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M7/537
• 分類號(hào): H02M7/537
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電力電子變換器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)環(huán)流磁集成三橋臂雙Buck逆變器，適用直流-交流變換場(chǎng)合。

背景技術(shù)

現(xiàn)代電力電子技術(shù)快速發(fā)展，逆變器在新能源發(fā)電、不間斷電源、航空電源等諸多領(lǐng)域均得到廣泛應(yīng)用，其正朝著高可靠性、高功率密度以及高效率方向發(fā)展。傳統(tǒng)的橋式逆變器由于一個(gè)橋臂具有上下兩個(gè)開(kāi)關(guān)管，存在橋臂直通問(wèn)題，可能造成逆變器短路，極大影響了其可靠工作。通常的方法是設(shè)置死區(qū)來(lái)解決此問(wèn)題，但死區(qū)的設(shè)置會(huì)增加輸出電壓諧波，影響輸出電能質(zhì)量，而且續(xù)流階段電流流經(jīng)開(kāi)關(guān)管的體二極管，存在極大的反向恢復(fù)損耗。傳統(tǒng)的雙Buck半橋拓?fù)湟粋€(gè)橋臂由開(kāi)關(guān)管和二極管組成，不存在橋臂直通問(wèn)題，解決了續(xù)流體二極管反向恢復(fù)問(wèn)題，提高了系統(tǒng)的可靠性。然而傳統(tǒng)的雙Buck半橋逆變器存在輸入電壓利用率低、開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力高的問(wèn)題，且輸出存在兩個(gè)濾波電感，體積重量大，利用率低。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)以上不足之處，提供了一種無(wú)環(huán)流磁集成三橋臂雙Buck逆變器，提高了功率密度，不存在環(huán)流影響，能夠可靠運(yùn)行。

本實(shí)用新型解決技術(shù)問(wèn)題所采用的方案是：一種無(wú)環(huán)流磁集成三橋臂雙Buck逆變器，包括直流電壓Ud，開(kāi)關(guān)管Q1、開(kāi)關(guān)管Q2、開(kāi)關(guān)管S1和開(kāi)關(guān)管S2，二極管D0、二極管D1、二極管D2、二極管Ds1和二極管Ds2，電容C，負(fù)載R，以及磁耦合電感L1和磁耦合電感L2；直流電壓Ud的一端與二極管D0的陽(yáng)極連接，直流電壓Ud的另一端與開(kāi)關(guān)管Q2的源極、二極管D1的陽(yáng)極以及二極管Ds2的陰極連接，二極管D0的陰極與開(kāi)關(guān)管Q1的漏極、二極管Ds1的陽(yáng)極以及二極管D2的陰極連接，開(kāi)關(guān)管Q1的源極與開(kāi)關(guān)管Q2的漏極連接并接地，二極管Ds1的陰極與開(kāi)關(guān)管S1的漏極連接，開(kāi)關(guān)管S1的源極與二極管D1的陰極、耦合電感L1的一端連接于節(jié)點(diǎn)A，耦合電感L1的另一端與耦合電感L2的一端、電容C的一端、負(fù)載R的一端連接，電容C的另一端與負(fù)載R的另一端連接并接地，耦合電感L2的另一端與二極管D2的陽(yáng)極、開(kāi)關(guān)管S2的漏極連接于節(jié)點(diǎn)B，開(kāi)關(guān)管S2的源極與二極管Ds2的陽(yáng)極連接。

進(jìn)一步的，所述開(kāi)關(guān)管Q1、開(kāi)關(guān)管Q2、開(kāi)關(guān)管S1和開(kāi)關(guān)管S2的柵極連接一控制終端。

進(jìn)一步的，所述控制終端包括一用于比較負(fù)載R的輸出電壓Uo與參考電壓Uref的電壓誤差比較器、電壓外環(huán)PI調(diào)節(jié)器、用于比較電壓外環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)與電感電流iL的電流誤差比較器、電流內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器、比較器CMP和三角載波發(fā)生器；所述電壓誤差比較器的輸出端與電壓外環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸入端連接，所述電壓外環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸出端與電流誤差比較器的其中一個(gè)輸入端連接，所述電流誤差比較器的輸出端與電流內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器輸入端連接，電流內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸出端與比較器CMP的其中一輸入端連接，比較器CMP的另一輸入端與三角載波發(fā)生器的輸出端連接；所述控制終端還包括一用于控制開(kāi)關(guān)管S1、S2的第一控制單元和用于控制開(kāi)關(guān)管Q1、Q2的第二控制單元，所述開(kāi)關(guān)管Q1、開(kāi)關(guān)管Q2的柵極與第二控制單元電連；所述開(kāi)關(guān)管S1和開(kāi)關(guān)管S2的柵極與所述第一控制單元電連，并且所述比較器CMP的輸出端與所述第一控制單元電連。

進(jìn)一步的，所述第一控制單元和第二控制單元還與提供參考電壓Uref的正弦波發(fā)生器連接。

進(jìn)一步的，所述開(kāi)關(guān)管Q1和開(kāi)關(guān)管Q2為工頻開(kāi)關(guān)管。

進(jìn)一步的，所述耦合電感L1和耦合電感L2的異名端相耦合，并且耦合電感L1和耦合電感L2繞于同一磁芯上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有以下有益效果：本實(shí)用新型在傳統(tǒng)雙Buck半橋逆變器拓?fù)涞幕A(chǔ)上增加了一個(gè)開(kāi)關(guān)管橋臂，由兩個(gè)工頻工作的開(kāi)關(guān)管Q1、Q2構(gòu)成，降低了開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力，提高了輸入電壓利用率，消除了輸入均壓電容，使得體積得以減小。同時(shí)將耦合電感L1和耦合電感L2異名端耦合，減小了磁性元件的體積，并加入了三個(gè)二極管D0、Ds1和Ds2使得環(huán)流得以抑制。相較于傳統(tǒng)雙Buck半橋拓?fù)?，本?shí)用新型具有高功率密度、低開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力、高輸入電壓利用率的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型專利進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1 傳統(tǒng)雙Bcuk半橋逆變器電路拓?fù)洹?/p>

圖2 本實(shí)用新型實(shí)施例的新無(wú)環(huán)流磁集成三橋臂雙Buck逆變器。

圖3 為圖2的第一工作模態(tài)示意圖。

圖4 為圖2的第二工作模態(tài)示意圖。

圖5 為圖2的第三工作模態(tài)示意圖。

圖6 為圖2的第四工作模態(tài)示意圖。