[發(fā)明專利]外置并聯(lián)分時(shí)選擇開關(guān)電壓型單級(jí)多輸入高頻環(huán)節(jié)逆變器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810020155.X
• 申請(qǐng)日: 2018-01-09
• 公開（公告）號(hào): CN108199599B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳道煉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M7/5387
• 分類號(hào): H02M7/5387;H02M7/5395;H02M3/335;H02M3/337;H02M1/12
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所(普通合伙) 37104
• 代理人: 張世功;于正河

本發(fā)明涉及一種外置并聯(lián)分時(shí)選擇開關(guān)電壓型單級(jí)多輸入高頻環(huán)節(jié)逆變器，其電路結(jié)構(gòu)是由一個(gè)外置并聯(lián)分時(shí)選擇四象限功率開關(guān)的多輸入單輸出高頻逆變電路將多個(gè)共地的輸入濾波器和一個(gè)共用的輸出高頻隔離變壓周波變換濾波電路聯(lián)接構(gòu)成，多輸入單輸出高頻逆變電路的每個(gè)輸入端與每個(gè)輸入濾波器的輸出端一一對(duì)應(yīng)聯(lián)接，多輸入單輸出高頻逆變電路的輸出端與輸出高頻隔離變壓周波變換濾波電路的輸入端相聯(lián)接。這種逆變器具有多輸入源共地且分時(shí)供電、輸出與輸入高頻隔離、共用輸出高頻變壓周波變換濾波電路、電路簡(jiǎn)潔、單級(jí)功率變換、變換效率高、輸出電壓紋波小、應(yīng)用前景廣泛等特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)多種新能源聯(lián)合供電的中小容量分布式供電系統(tǒng)奠定了關(guān)鍵技術(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明所涉及的外置并聯(lián)分時(shí)選擇開關(guān)電壓型單級(jí)多輸入高頻環(huán)節(jié)逆變器，屬于電力電子變換技術(shù)。

背景技術(shù)

逆變器是應(yīng)用功率半導(dǎo)體器件將一種不穩(wěn)定、劣質(zhì)的直流電能變換成穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的交流電能的靜止變流裝置，供交流負(fù)載使用或?qū)崿F(xiàn)交流并網(wǎng)。輸出交流負(fù)載或交流電網(wǎng)與輸入直流電源間有低頻電氣隔離(包括無電氣隔離)或高頻電氣隔離的逆變器，分別稱為低頻環(huán)節(jié)、高頻環(huán)節(jié)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(shí)現(xiàn)了逆變器輸出與輸入之間的電氣隔離，提高了逆變器運(yùn)行的安全可靠性和電磁兼容性；(2)實(shí)現(xiàn)了逆變器輸出電壓與輸入電壓之間的匹配，即實(shí)現(xiàn)了逆變器輸出電壓高于、等于或低于輸入電壓的技術(shù)效果，其應(yīng)用范圍得到了大大拓寬；(3)當(dāng)高頻變壓器或高頻儲(chǔ)能式變壓器的工作頻率在20kHz以上時(shí),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(fā)電機(jī)、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(chǎng)合，逆變器具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能和地?zé)崮艿刃履茉?也稱為綠色能源)，具有清潔無污染、廉價(jià)、可靠、豐富等優(yōu)點(diǎn),因而具有廣泛的應(yīng)用前景。由于石油、煤和天然氣等傳統(tǒng)化石能源(不可再生的能源)日益緊張、環(huán)境污染嚴(yán)重、導(dǎo)致全球變暖以及核能的生產(chǎn)又會(huì)產(chǎn)生核廢料和污染環(huán)境等原因，新能源的開發(fā)和利用越來越受到人們的重視。新能源發(fā)電主要有光伏、風(fēng)力、燃料電池、水力、地?zé)岬阮愋停嬖陔娏?yīng)不穩(wěn)定、不連續(xù)、隨氣候條件變化等缺陷，因此需要采用多種新能源聯(lián)合供電的分布式供電系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的新能源分布式供電系統(tǒng)，如圖1、2所示。該系統(tǒng)通常是采用多個(gè)單輸入直流變換器將光伏電池、燃料電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等不需能量存儲(chǔ)的新能源發(fā)電設(shè)備分別通過一個(gè)單向直流變換器進(jìn)行電能變換且在輸出端并聯(lián)或串聯(lián)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(lián)合供電并且能夠協(xié)調(diào)工作。該分布式發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了多個(gè)輸入源同時(shí)向負(fù)載供電和能源的優(yōu)先利用，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈活性，但存在兩級(jí)功率變換、功率密度低、變換效率低、成本高等缺陷，其實(shí)用性受到了很大程度的限制。

為了簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)和減少功率變換級(jí)數(shù)，需要用圖3所示具有單級(jí)電路結(jié)構(gòu)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(jí)級(jí)聯(lián)電路結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)多輸入逆變器構(gòu)成新型的單級(jí)新能源分布式供電系統(tǒng)。單級(jí)多輸入逆變器允許多種新能源輸入，輸入源的性質(zhì)、幅值和特性可以相同，也可以差別很大。新型的單級(jí)新能源分布式供電系統(tǒng)具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、單級(jí)功率變換、一個(gè)高頻開關(guān)周期內(nèi)多個(gè)輸入源同時(shí)或分時(shí)向負(fù)載供電、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

因此，積極尋求一類允許多種新能源聯(lián)合供電的單級(jí)多輸入逆變器及其新能源分布式供電系統(tǒng)已迫在眉睫，對(duì)于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈活性，實(shí)現(xiàn)新能源的優(yōu)先利用或充分利用將具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是要提供一種具有多種新能源聯(lián)合供電、輸入直流電源共地、多輸入單輸出高頻逆變電路外置并聯(lián)分時(shí)選擇開關(guān)、輸出與輸入之間高頻隔離、多個(gè)輸入電源一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)分時(shí)供電、電路拓?fù)浜?jiǎn)潔、共用輸出高頻隔離變壓周波變換濾波電路、單級(jí)功率變換、變換效率高、輸出電壓紋波小、輸出中小容量、應(yīng)用前景廣泛等特點(diǎn)的外置并聯(lián)分時(shí)選擇開關(guān)電壓型單級(jí)多輸入高頻環(huán)節(jié)逆變器。