[發明專利]多繞組分時供電電壓型單級多輸入低頻環節逆變器

在審

• 申請號: 201810019754.X
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108199598A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 陳道煉
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M5/10;H02M1/12;H02M7/538
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 張世功;于正河

本發明涉及一種多繞組分時供電電壓型單級多輸入低頻環節逆變器，其電路結構是由一個多輸入單輸出的低頻變壓器將多個相互隔離的、帶有輸入濾波器的高頻逆變電路和一個共用的輸出濾波電路聯接構成，低頻變壓器的每個輸入端與每個高頻逆變電路的輸出端一一對應聯接，低頻變壓器的輸出端與輸出濾波電路的輸入端相聯接；這種逆變器具有多輸入源共地或不共地、多輸入源分時供電、高頻逆變電路之間隔離、輸出與輸入低頻隔離、共用輸出濾波電路、電路拓撲簡潔、單級功率變換、電壓匹配能力強、變換效率高、輸出電壓紋波小、應用前景廣泛等特點，為實現多種新能源聯合供電的大容量分布式供電系統奠定了關鍵技術。

技術領域

本發明所涉及的多繞組分時供電電壓型單級多輸入低頻環節逆變器，屬于電力電子變換技術。

背景技術

逆變器是應用功率半導體器件將一種不穩定、劣質的直流電能變換成穩定、優質的交流電能的靜止變流裝置，供交流負載使用或實現交流并網。輸出交流負載或交流電網與輸入直流電源間有低頻電氣隔離或高頻電氣隔離的逆變器，分別稱為低頻環節、高頻環節逆變器。電氣隔離元件在逆變器中主要起到了如下作用：(1)實現了逆變器輸出與輸入之間的電氣隔離，提高了逆變器運行的安全可靠性和電磁兼容性；(2)實現了逆變器輸出電壓與輸入電壓之間的匹配，即實現了逆變器輸出電壓高于、等于或低于輸入電壓的技術效果，其應用范圍得到了大大拓寬；(3)當高頻變壓器或高頻儲能式變壓器的工作頻率在20kHz以上時,其體積、重量大大降低了,音頻噪音也消除了。因此，在以直流發電機、蓄電池、光伏電池和燃料電池等為主直流電源的二次電能變換場合，逆變器具有重要的應用價值。

太陽能、風能、潮汐能和地熱能等新能源(也稱為綠色能源)，具有清潔無污染、廉價、可靠、豐富等優點,因而具有廣泛的應用前景。由于石油、煤和天然氣等傳統化石能源(不可再生的能源)日益緊張、環境污染嚴重、導致全球變暖以及核能的生產又會產生核廢料和污染環境等原因，新能源的開發和利用越來越受到人們的重視。新能源發電主要有光伏、風力、燃料電池、水力、地熱等類型，均存在電力供應不穩定、不連續、隨氣候條件變化等缺陷，因此需要采用多種新能源聯合供電的分布式供電系統。

傳統的新能源分布式供電系統，如圖1、2所示。該系統通常是采用多個單輸入直流變換器將光伏電池、燃料電池、風力發電機等不需能量存儲的新能源發電設備分別通過一個單向直流變換器進行電能變換且在輸出端并聯或串聯后連接到公共的逆變器的直流母線上，旨在確保各種新能源聯合供電并且能夠協調工作。該分布式發電系統實現了多個輸入源同時向負載供電和能源的優先利用，提高了系統的穩定性和靈活性，但存在兩級功率變換、功率密度低、變換效率低、成本高等缺陷，其實用性受到了很大程度的限制。

為了簡化電路結構和減少功率變換級數，需要用圖3所示具有單級電路結構的新型多輸入逆變器取代圖1、2所示具有直流變換器與逆變器兩級級聯電路結構的傳統多輸入逆變器構成新型的單級新能源分布式供電系統。單級多輸入逆變器允許多種新能源輸入，輸入源的性質、幅值和特性可以相同，也可以差別很大。新型的單級新能源分布式供電系統具有電路結構簡潔、單級功率變換、一個高頻開關周期內多個輸入源同時或分時向負載供電、成本低等優點。

因此，積極尋求一類允許多種新能源聯合供電的單級多輸入逆變器及其新能源分布式供電系統已迫在眉睫，對于提高系統的穩定性和靈活性，實現新能源的優先利用或充分利用將具有十分重要的意義。

發明內容

本發明目的是要提供一種具有多種新能源聯合供電、輸入直流電源共地或不共地、變壓器有多個原邊繞組和一個副邊繞組、高頻逆變電路之間隔離、輸出與輸入之間低頻隔離、多個輸入電源一個開關周期內分時供電、電路拓撲簡潔、共用輸出濾波電路、單級功率變換、電壓匹配能力強、變換效率高、輸出電壓紋波小、輸出容量大、應用前景廣泛等特點的多繞組分時供電電壓型單級多輸入低頻環節逆變器。