[發明專利]一種電源變換裝置

有效

• 申請號: 201811648928.5
• 申請日: 2018-12-30
• 公開（公告）號: CN109412451B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 闞加榮;童海生;董小燕;吳云亞;吳冬春;葛玉華;張守國
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: H02M7/5395
• 分類號: H02M7/5395;H02M3/07
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 王路

本發明公開了一種電源變換裝置，包括輸入直流源、直流變換單元、交流變換單元、濾波單元，直流變換單元用以根據一直流電源輸出一直流母線電壓，其中直流母線電壓高于直流電源的電壓；交流變換單元接受直流母線電壓，輸出為一交流電壓和一交流電流；濾波單元濾除交流電流和交流電壓的紋波，以提供平滑的交流電壓和交流電流于負載。本發明電源變換裝置使開關管的電壓應力更小，并且比傳統兩級式方案所用開關管少，減小了開關管導通損耗和關斷損耗，提升了整個變換器的效率。

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：為了克服上述現有技術的問題，本發明的目的在于提供一種具有升壓能力的高效率、高可靠性電源變換裝置和該電源變換裝置的控制方法。

技術方案：

一種電源變換裝置，包括直流電源、第一電容、第二電容、第一電感、第二電感、第三電感、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、第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管，所述直流電源的正極與第一二極管的陽極、第一電感的第一端連接；第一二極管的陰極連接第二二極管的陰極、第二電感的第一端，第一電感的第二端連接第二二極管的陽極、第三二極管的陽極，第二電感的第二端與第三二極管的陰極、第四二極管的陽極、第五二極管的陽極連接；第四二極管的陰極連接第一開關管的輸出端、第二開關管的輸入端和第三電感的第一端，所述第三電感的第二端與所述第二電容的第一端連接，第五二極管的陰極連接第三開關管的輸出端，第四開關管的輸入端，第二電容的第二端，所述第二電容與一負載并聯連接；第一開關管輸入端與第三開關管輸入端連接，并與第一電容的正極相連，第一電容的負極接地，第二開關管輸出端、第四開關管輸出端與直流電源負極相連，直流電源負極接地；所述直流電源、第一電容、第一電感、第二電感、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、第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管構成直流變換單元；所述第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管構成交流變換單元；所述第三電感和第二電容構成濾波單元；所述直流變換單元用以根據一直流電源輸出一直流母線電壓，其中所述直流母線電壓高于所述直流電源的電壓，所述第二開關管和所述第四開關管中至少一導通時，所述第一電感和所述第二電感儲存電能，并于所述第二開關管和所述第四開關管均關斷時，所述第一電感和所述第二電感將各自儲存的電能轉換給所述第一電容，以提升所述第一電容的電壓，即提升所述直流母線電壓；所述交流變換單元接受所述直流母線電壓，輸出為一交流電壓和一交流電流；所述濾波單元濾除所述交流電流和交流電壓的紋波，以提供平滑的所述交流電壓和所述交流電流于負載。

進一步地，所述第一開關管與所述第二開關管互補導通，所述第三開關管和所述第四開關管互補導通。

進一步地，所述直流母線電壓與所述直流電源的電壓的比例關系為：

其中，U_in為所述直流電源的電壓，U_dc為所述直流母線電壓，D_dc為直流變換單元的占空比。