[發明專利]一種直流交流電源變換裝置

有效

• 申請號: 201811645513.2
• 申請日: 2018-12-30
• 公開（公告）號: CN109687752B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 吳冬春;闞加榮;吳云亞;商志根;薛迎成;張斌鋒
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M7/5395
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張耀文

本發明公開了一種直流交流電源變換裝置，包括依次連接的直流變換單元、交流變換單元、濾波單元；所述直流變換單元用以根據直流電源輸出對應的直流母線電壓，且直流母線電壓高于直流電源的電壓；所述交流變換單元用于將直流母線電壓轉換為對應的交流電壓和交流電流，濾波單元用于濾除交流電流和交流電壓的紋波，提供平滑的交流電壓和交流電流于負載。本發明通過直流變換單元得到較高的直流母線電壓以及降低對直流母線側解耦電容要求，相比于兩級式結構，無需變壓器，直流、交流單元在同一級，使用開關管數量少，得到的直流母線電壓更高，降低了開關損耗，控制簡單，可靠性高且整機效率高。

技術領域

本發明涉及電能變換的技術領域，尤其是涉及一種直流交流電源變換裝置。

背景技術

隨著目前對節能環保的日漸重視，新能源發電應用廣泛，但由于受到外界環境等因素的影響，新能源發電系統如太陽能/風能等，其輸出電壓范圍寬，同時其電磁工作環境惡劣，需要配置具有較高升壓能力的高效率、高可靠性直流交流變換裝置，將新能源輸出電壓變成電壓頻率符合要求的交流電壓。傳統的直流-交流變換電路因存在橋臂直通問題，電磁干擾環境下可靠性較低，其交流輸出電壓需低于直流輸入電壓，不能滿足以上工作要求。

現有的解決方案是在直流-交流電路中加入交流變壓器或直流變換器以達到升壓功能，但交流變壓器體積龐大笨重且實現成本高，而加入直流變換器的兩級式結構使系統實現復雜且影響效率，同時它們可靠性并沒有提高；現有的單極式變換器如阻抗源變流器具有升壓能力且可靠性較高，但其升壓工作需要利用橋臂直通狀態，開關管電流應力和導通損耗很大，系統效率低，并且僅適用于三相交流輸出應用場合。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術的不足，本發明提供一種直流交流電源變換裝置，相比傳統兩級式結構，直流升壓能力更高，對電感值要求小，降低電感銅耗、鐵耗、磁芯損耗，開關管數量較少且不存在直通狀態，變換器整體效率得到提升，系統可靠性高。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種直流交流電源變換裝置，包括依次連接的直流變換單元、交流變換單元、濾波單元；

其中，所述直流變換單元用以根據直流電源輸出對應的直流母線電壓，且直流母線電壓高于直流電源的電壓；所述直流變換單元包括直流電源、第一電容、第二電容、耦合電感、第二開關管和第四開關管，當第二開關管和第四開關管中至少一導通時，所述直流電源對耦合電感原邊充電，且耦合電感副邊對第二電容充電，所述第二電容和耦合電感原邊進行儲能；當第二開關管和第四開關管均關斷時，所述耦合電感與第二電容串聯將各自儲存的電能轉換給第一電容，提升第一電容的電壓，即提升直流母線電壓；

所述交流變換單元用于接受直流變換單元輸出的直流母線電壓，并將其轉換為對應的交流電壓和交流電流；所述濾波單元用于濾除交流電流和交流電壓的紋波，提供平滑的交流電壓和交流電流于負載。

進一步的，所述直流變換單元還包含第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第五二極管；

所述耦合電感原邊的第一端與直流電源正極連接，耦合電感副邊的第一端與第一二極管正極、耦合電感原邊第二端連接；所述耦合電感副邊的第二端與第二電容第一端連接；所述第二電容的第二端與第一二極管陰極、第二二極管陽極、第三二極管陽極連接。

進一步的，所述交流變換單元包括相互并聯連接的第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂、第四橋臂，其中第一橋臂包括第一開關管和與之串聯的第六二極管，第三橋臂包括第三開關管和與之串聯的第七二極管，第二橋臂由第二開關管與第四二極管串接而成，第四橋臂由第四開關管與第五二極管串接而成。

進一步的，所述第一開關管與第二開關管互補導通，且第三開關管和第四開關管互補導通。