[發(fā)明專利]一種非隔離多級變換器

在審

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• 申請日: 2019-02-15
• 公開（公告）號: CN109713891A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 滕輝;范小波;姚少雄
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市盛弘電氣股份有限公司
• 主分類號: H02M1/44
• 分類號: H02M1/44
• 代理公司: 深圳市順天達(dá)專利商標(biāo)代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛

本發(fā)明提供一種非隔離多級變換器，包括串聯(lián)連接的至少一個(gè)第一非隔離變換器和至少一個(gè)第二非隔離變換器以及位于所述第一非隔離變換器和第二非隔離變換器之間的中間直流環(huán)節(jié)電路，還包括位于在所述中間直流環(huán)節(jié)電路上的至少一個(gè)共模電感。本發(fā)明能大大的減小交流或直流端口的高頻共模電壓，從而能夠有效抑制漏電流的大小，并利于交流與直流端口EMC濾波器設(shè)計(jì)。本發(fā)明所用的共模電感可用更細(xì)的導(dǎo)線繞制，能夠帶來共模電感的體積、重量、損耗或成本的減小。本發(fā)適用于直流輸入/輸出寬電壓范圍或低壓直流、三相三線或三相四線系統(tǒng)中。本發(fā)明在非隔離轉(zhuǎn)換器和非隔離逆變器之間串入共模電感，使非隔離多級變換器對地回路阻抗增加，可有抑制交流側(cè)與直流側(cè)產(chǎn)生的對地高頻共模電壓，實(shí)現(xiàn)漏電流與傳導(dǎo)EMC的抑制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電氣的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種非隔離多級變換器。

技術(shù)背景

針對非隔離多級變換器(如DC/DC+DC/AC)存在的漏電流問題，常用的有如下幾種解決方法：改變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，改變調(diào)制方式，在交流側(cè)或直流側(cè)的輸入/輸出端口增加回路阻抗等方法。

改變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在非隔離變換器中廣泛應(yīng)用：對于單相的DC/DC+DC/AC逆變器漏電流問題，在H4橋的基礎(chǔ)上，增加開關(guān)器件，改變DC/AC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(HERIC拓?fù)洹5拓?fù)洹6拓?fù)?能良好抑制高頻共模電壓，實(shí)現(xiàn)對漏電流的抑制。在三相三電平逆變器中，通過將母線電容中點(diǎn)與N線相連也能夠很好的實(shí)現(xiàn)漏電流的抑制，但通常需相應(yīng)調(diào)平衡控制算法或調(diào)平衡電路，系統(tǒng)的復(fù)雜性增加。

通過改變調(diào)制方式也能實(shí)現(xiàn)高頻共模電壓與漏電流的抑制，如通過SPWM調(diào)制方式比采用相鄰矢量的SVPWM調(diào)制方式具有更小的漏電流，但其電壓利用率低，通常需要更高的直流母線，帶來器件電壓應(yīng)力與損耗增高。為達(dá)到高電壓利用率并實(shí)現(xiàn)高頻共模電壓減小或消除的目的，相關(guān)專家學(xué)者通過選取不同的電壓矢量，提出了多種新型的SVPWM調(diào)制方式，新的調(diào)制方式能有效降減小或抑制漏電流，但也存在相應(yīng)的缺點(diǎn)，如實(shí)現(xiàn)困難、THD增加或因額外的開關(guān)次數(shù)帶來額外的開關(guān)損耗。

在交流側(cè)或直流側(cè)的輸入/輸出端口增加共模電感增加回路阻抗是一種最常用與簡單的實(shí)現(xiàn)方式。這種在輸入/輸出端口增加共模電感的方式對于小功率電路比較容易實(shí)現(xiàn)，而對于較大功率的電路實(shí)現(xiàn)起來并不容易，通常需要較大的共模電感，從而帶來了系統(tǒng)體積、重量、損耗或成本的增加。這主要由于交流側(cè)電壓通常較低(相電壓220V左右)，電流較大，需要大截面積的導(dǎo)線，而對于三相三線或三相四線系統(tǒng)，則需要繞制三線或四線的共模電感，體積更大，也更難實(shí)現(xiàn)；也有在直流輸入/輸出端增加共模電感的做法，雖然直流端的共模電感只需兩線，但在寬電壓范圍情況下為滿足全電壓范圍的滿功率輸出，在低壓時(shí)也存在大電流的情況，因此也需要粗直徑的繞線，實(shí)現(xiàn)起來十分困難。對于多支路的直流輸入/輸出(如多路光伏輸入，多路電池輸入/輸出或者電池光伏組合輸入)，各支路的電流相對較小可以選用較小截面繞線的共模電感，但一方面共模電感的數(shù)量增加，另一方面因各支路對地為并聯(lián)關(guān)系，要想實(shí)現(xiàn)對地共模電壓與漏電流的抑制各支路需要更大的感量，實(shí)際實(shí)現(xiàn)起來也不容易。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可有抑制交流側(cè)與直流側(cè)產(chǎn)生的對地高頻共模電壓，實(shí)現(xiàn)漏電流與傳導(dǎo)EMC的抑制的非隔離多級變換器。

一種非隔離多級變換器，包括串聯(lián)連接的至少一個(gè)第一非隔離變換器和至少一個(gè)第二非隔離變換器以及位于所述第一非隔離變換器和第二非隔離變換器之間的中間直流環(huán)節(jié)電路，還包括位于在所述中間直流環(huán)節(jié)電路上的至少一個(gè)共模電感。

優(yōu)選地，串聯(lián)連接的第一非隔離轉(zhuǎn)換器和第二非隔離逆變器的前面串聯(lián)或并列一個(gè)或多個(gè)第一非隔離轉(zhuǎn)換器或第二非隔離逆變器，或者串聯(lián)連接的第一非隔離轉(zhuǎn)換器和第二非隔離逆變器的后面串聯(lián)或并列一個(gè)或多個(gè)第一非隔離轉(zhuǎn)換器或第二非隔離逆變器。

優(yōu)選地，所述第一非隔離變換器設(shè)有多個(gè)，多個(gè)第一非隔離變換器并列連接后與所述第二非隔離變換器串聯(lián)連接。