[發(fā)明專利]一種基于磁耦合的三相逆變器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910027387.2
• 申請(qǐng)日: 2019-01-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109742969B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳元元;秦東東;趙文杰;戶恒在;梁曉龍;李婧;王彥廣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京機(jī)械設(shè)備研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H02M7/5387
• 分類(lèi)號(hào): H02M7/5387;H02M7/483;H01F38/14;H01F27/28
• 代理公司: 北京天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11386
• 代理人: 侯永帥;胡時(shí)冶

本發(fā)明涉及一種基于磁耦合的三相逆變器，屬于逆變器技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)控制方法過(guò)于復(fù)雜、可靠性較低的問(wèn)題。該三相逆變器包括逆變電路一、逆變電路二、前級(jí)負(fù)耦合電路和后級(jí)正耦合電路。其中，逆變電路一產(chǎn)生三相電流信號(hào)一，逆變電路二產(chǎn)生與三相電流信號(hào)一相位相同但調(diào)制載波相位相差180°的三相電流信號(hào)二，前級(jí)負(fù)耦合電路將三相電流信號(hào)一和三相電流信號(hào)二進(jìn)行差模耦合，后級(jí)正耦合電路，對(duì)差模耦合結(jié)果進(jìn)行信號(hào)整合，獲得三相交流電信號(hào)，并將其傳輸至外部負(fù)載電路。本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)逆變擴(kuò)容的同時(shí)，通過(guò)前級(jí)負(fù)耦合電路降低逆變電路之間的環(huán)流，利用后級(jí)正耦合電路降低逆變器輸出濾波電感體積，控制方法簡(jiǎn)單、可靠性較高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及逆變器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于磁耦合的三相逆變器。

背景技術(shù)

目前，大功率逆變器的應(yīng)用需求不斷增加。但由于受到開(kāi)關(guān)器件開(kāi)關(guān)頻率的限制，大功率逆變器的輸出濾波電感和電容的體積、重量和損耗都在不斷增加，同時(shí)還帶來(lái)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)惡化、功率因素降低以及諧波電流增加等不良影響。

為了解決上述問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)采用中點(diǎn)電位鉗位(NPC)結(jié)構(gòu)的三電平變換器，其能夠降低開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力，減小輸出濾波電感，但其控制方法較為復(fù)雜，且可靠性較低。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述的分析，本發(fā)明實(shí)施例旨在提供一種基于磁耦合的三相逆變器，用以解決現(xiàn)有技術(shù)控制方法過(guò)于復(fù)雜、可靠性較低的問(wèn)題。

一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于磁耦合的三相逆變器，包括逆變電路一、逆變電路二、前級(jí)負(fù)耦合電路、后級(jí)正耦合電路；

所述逆變電路一，用于根據(jù)輸入的正向直流電信號(hào)，獲得三相電流信號(hào)一，并將其傳輸至前級(jí)負(fù)耦合電路的同名輸入端；

所述逆變電路二，用于根據(jù)輸入的負(fù)向直流電信號(hào)，獲得與上述三相電流信號(hào)一相位相同但調(diào)制載波相位相差180°的三相電流信號(hào)二，并將其傳輸至前級(jí)負(fù)耦合電路的非同名輸入端；

所述前級(jí)負(fù)耦合電路，用于將所述三相電流信號(hào)一和所述三相電流信號(hào)二進(jìn)行差模耦合，將差模耦合結(jié)果傳輸至后級(jí)正耦合電路；

所述后級(jí)正耦合電路，用于對(duì)所述差模耦合結(jié)果進(jìn)行信號(hào)整合，獲得最終三相交流電信號(hào)輸出，并將其傳輸至外部負(fù)載電路。

上述技術(shù)方案的有益效果如下：現(xiàn)有三相逆變器的并聯(lián)技術(shù)多是經(jīng)LC濾波并聯(lián)后通過(guò)軟件控制算法實(shí)現(xiàn)并聯(lián)后的均流，而上述技術(shù)方案采用磁耦合的交錯(cuò)并聯(lián)方式，在不影響主功率通道(即逆變電路1和逆變電路2形成的功率通道)阻抗特性的前提下，其硬件對(duì)均流環(huán)路具有足夠的高阻抗特性，從而解決了逆變器環(huán)流抑制問(wèn)題，替代了現(xiàn)有技術(shù)中復(fù)雜的軟件控制算法。同時(shí)，采用交錯(cuò)并聯(lián)方式也能夠提高了逆變器并聯(lián)后的等效開(kāi)關(guān)頻率，進(jìn)而降低主功率通道所需要的濾波感量。并且，耦合電路采用兩級(jí)，前級(jí)負(fù)耦合電路將電感負(fù)向耦合(即產(chǎn)生差模電感)，目的是倍增差模感量，降低兩個(gè)逆變電路之間的環(huán)流(即倆逆變電路之間的差模電流)，后級(jí)正耦合電路將電感正向耦合(即產(chǎn)生共模電感)，目的為主功率通道提供所需要的電感感量；輸出電壓呈現(xiàn)三電平，大幅減小了后續(xù)設(shè)計(jì)中輸出濾波電感和電容的體積和重量。上述技術(shù)方案在實(shí)現(xiàn)逆變擴(kuò)容的同時(shí)，可以降低逆變電路之間的環(huán)流，減小三相逆變器輸出濾波電感的體積，降低輸出波形的諧波含量以及功率器件的開(kāi)關(guān)損耗。由于兩逆變電路調(diào)制載波互差180°，當(dāng)兩逆變電路的輸出信號(hào)電平相等時(shí)，并聯(lián)后將輸出最大電平；當(dāng)兩逆變電路輸出信號(hào)電平一高一低時(shí)，并聯(lián)后將輸出0.5倍的最大電平；當(dāng)兩逆變電路輸出信號(hào)電平均為0時(shí)，并聯(lián)后的電路將輸出0電平，最終實(shí)現(xiàn)三電平狀態(tài)輸出，起到倍頻作用。

基于上述設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例中，基于磁耦合的三相逆變器還包括信號(hào)調(diào)理電路，所述信號(hào)調(diào)理電路的輸入端與后級(jí)正耦合電路的輸出端連接；

所述信號(hào)調(diào)理電路，用于對(duì)所述后級(jí)正耦合電路輸出的三相交流電信號(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，獲得最終優(yōu)化后的三相交流電信號(hào)輸出，并將其傳輸至負(fù)載電路。