[發明專利]一種電流源型無電解電容高頻鏈變換器系統

有效

• 申請號: 201810555325.4
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN108736757B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 王政;張玥;劉杰;程明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M3/335;H02J3/38
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種電流源型無電解電容高頻鏈變換器系統，該變換器包括輸入端口、輸入電容、輸入并聯輸出串聯的兩套交錯電流源型高頻隔離DC/DC變換器、電壓源型三相逆變器、濾波電路以及輸出端口。其中前級DC/DC變換器采用基于模型預測控制的副邊電壓箝位技術，靈活調節副邊箝位開關管，實現變換器在寬負載范圍內軟開關，降低輕載時導通損耗。后級逆變器采用新型調制方式，降低對直流側解耦電容值的要求，使用薄膜電容代替電解電容，提高變換器功率密度和可靠性。此外，新的控制策略實現高頻鏈變換器在并網模式中應用，避免分布式儲能系統在不間斷電源模式和并網模式下各需要單獨的功率變換器，提高整個系統功率密度。

技術領域

本發明涉及一種高頻鏈變換器系統，特別是一種電流源型無電解電容高頻鏈變換器系統。

背景技術

隨著科技的快速進步和社會的蓬勃發展，風力發電、光伏發電等一批清潔新能源得到廣泛利用。由于新能源發電系統中組件間的差異性和匹配性，串并式等傳統集中式發電架構在穩定性以及系統效率等方面有待改進。同時，由于新能源具有間歇性，對接入電網給電力系統有非常大的影響。而分布式儲能系統成具有削峰填谷的作用，從而可以提高了新能源的利用效率。分布式儲能系統技術的關鍵在于儲能技術和功率變換器等方面。

在現有的分布式儲能系統中，功率變換器傳統拓撲結構為包含電解電容的電壓源型多級式DC/AC變換器，這種拓撲由前級電壓源型高頻隔離DC/DC變換器和后級電壓源型三相逆變電路構成，前后級電路通過電解電容直接相連。

在前級直流變換電路部分中，一方面，傳統的電壓源型高頻隔離DC/DC變換器存輸入電流諧波較大等問題，而分布式儲能系統中常用的蓄電池組對輸出電流較為敏感，過高幅度的電流脈動將會降低蓄電池的壽命。同時，由于變壓器漏感的存在，在開關管開通時，輸入電流與漏感電流的不匹配將會在開關器件上造成電壓過沖，影響變換器本身的可靠運行。目前，利用有源或無源器件組成輔助回路是常用的解決方案，但存在變換器成本上升，電路復雜，功率因素降低的缺點。另一方面，分布式儲能系統要求功率變換器在寬負載范圍高效率工作。目前，副邊箝位技術可以無需輔助電路實現開關器件軟開關，從而有效的提高系統的效率，避免由漏感電流突變所引起的電壓尖峰。然而，該控制策略是基于副邊開關管開通時刻固定的設置，這將會在輕載工作狀態時帶來較高的原邊電流有效值，產生相應的導通損耗，從而降低變換器在寬負載范圍下的效率。

在后級交流逆變電路部分中，傳統直流變換器輸出側需要并聯大容量電解電容以平衡一次側電網電能整流后的功率脈動，為后級逆變電路提供穩定輸入電壓。電解電容的存在將會增加功率變換器的體積，降低功率密度，同時電解電容的壽命將會限制功率變換器的使用實現，降低整體系統的可靠性。

發明內容

發明目的：針對現有技術的不足，本發明提出一種電流源型無電解電容高頻鏈變換器系統，以解決現有的分布式儲能系統功率變換器中輸入電流諧波較大、功率密度低、使用壽命短和能量轉換效率低的問題。