[發(fā)明專利]一種多相變換器的并聯(lián)均流電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110562291.3
• 申請日: 2021-05-22
• 公開（公告）號: CN113241959B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張藝明
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48;H02M7/5387;H02M3/335
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學(xué)俊

本發(fā)明涉及一種多相變換器的并聯(lián)均流電路，包括N個橋臂、N個連接電感Ls，N個諧振電容Cp和N個諧振電感Lp；N個橋臂相互并聯(lián)且每個橋臂上均串聯(lián)一個連接電感Ls，每個橋臂上均連接一個諧振電容Cp和一個諧振電感Lp，且各個橋臂上連接的諧振電容Cp和諧振電感Lp相并聯(lián)；并聯(lián)均流電路的輸入端外接橋臂中點電壓，輸出端為N個諧振電容或者N個諧振電感的公共點，連接等效負載；N個諧振電感與N個諧振電容構(gòu)成并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)。由于并聯(lián)諧振理論上阻抗無窮大的特性，任意兩相之間的差模回路阻抗得到了極大的增強，從而抑制差模回路的電流，實現(xiàn)多相變換器的自均流。本發(fā)明利用并聯(lián)諧振，極大地增大了任意兩相之間的差模回路阻抗，提高了并聯(lián)均流的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種多相變換器的并聯(lián)均流電路。

背景技術(shù)

逆變器實現(xiàn)直流到交流的變換，在生活中有諸多的應(yīng)用場合，包括：無線電能傳輸、感應(yīng)加熱、諧振變換器和光伏并網(wǎng)等。受限于半導(dǎo)體器件的電流等級，單個器件構(gòu)成的逆變器的輸出功率等級有限。在大功率場合，如電動汽車和電動船艦的大功率充電系統(tǒng)，需要輸出大電流，因此需要研究電力電子變換器的并聯(lián)技術(shù)。

電力電子變換器的并聯(lián)，包括器件并聯(lián)、橋臂并聯(lián)和變換器并聯(lián)，如圖1所示。器件并聯(lián)，需要保持器件的各項參數(shù)一致，否則各個器件流通的電流不同，輸出功率受限于流通最大電流的器件，極大地降低了并聯(lián)效果。在實際應(yīng)用中，由于工藝水平有限，即使是同一批次的器件，參數(shù)也會在一定范圍內(nèi)波動，參數(shù)一致性較難獲得。而變換器并聯(lián)，則需要用到多個變換器，意味著需要多個直流電源，在實際中較少用到。

應(yīng)用最為廣泛的并聯(lián)技術(shù)是多相變換器的橋臂并聯(lián)。通過并聯(lián)多個橋臂，可以極大地提高變換器的輸出功率。而目前變換器的橋臂并聯(lián)方案，主要采用反向耦合電感來平衡相鄰兩相之間的電流，如圖2所示。

假設(shè)LN1＝···＝LN(2N-1)＝LN(2N)＝LN0，且該反向耦合電感的耦合系數(shù)為kN0。對于差模電壓，其等效電路如圖3所示。

對于相鄰的兩相，其差模回路阻抗為

Z_DM2-adj＝j(luò)(4+2k_N0)ωL_N0

對于非相鄰的兩相，其差模回路阻抗為

Z_DM2-nad＝j(luò)4ωL_N0

該方案的差模回路阻抗跟耦合電感的感抗處于相同的數(shù)量級。該方案存在的問題有：(1)需要額外的又笨重又昂貴的耦合電感，當(dāng)并聯(lián)數(shù)為N時，需要2N個反向并聯(lián)的耦合電感，極大地增大了系統(tǒng)的體積、重量和成本；(2)為了實現(xiàn)較好的均流效果，需要增大耦合電感的感值，這在增大系統(tǒng)的體積、重量和成本的同時，也帶來了額外的損耗；(3)串入橋臂輸出側(cè)的反向耦合電感，引入了額外的阻抗，改變了系統(tǒng)的工作點。(4)非相鄰的兩相之間的均流效果弱于相鄰的兩相。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種多相變換器的并聯(lián)均流電路，利用并聯(lián)諧振，極大地增大了任意兩相之間的差模回路阻抗，減小差模電流，從而提高了并聯(lián)均流的性能。