[發明專利]一種雙直-雙交對稱型四象限變流器

有效

• 申請號: 202110596641.8
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113315404B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 張超;張加勝
• 申請（專利權）人: 張超;張加勝
• 主分類號: H02M7/797
• 分類號: H02M7/797;H02M3/156;H02J3/38
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 苗峻

針對傳統的電壓源橋式四象限變流器(FQC)存在的明顯缺點，即，為了保證其正常工作，并達到對交流側瞬態電流波形優良的控制性能，必須使直流側工作電壓升得足夠高，導致其應用范圍受限，而且在實現多相變換驅動時電路結構復雜，效率較低，本發明提供一種雙直?雙交對稱型FQC新型電路結構，包括其雙直?單交對稱型FQC特例，直流側工作電壓比傳統的橋式FQC大為降低，而且電路結構簡單，變換效率提高，采用與傳統的電壓源半橋式FQC基本相同的器件組及對兩只開關管的SPWM控制方式，卻能實現兩組對稱FQC。適用于六相交流電動機調速傳動和新能源光伏發電逆變并網或供電等直流側工作電壓要求較低、多路對稱FQC等應用場合。

技術領域

本發明涉及一種雙直-雙交對稱四象限變流器新型電路拓撲結構，屬于電力電子變換及新能源發電技術領域。

背景技術

電壓源型四象限PWM變流器(FQC,Four-Quadrant Converter)，由于其交流側電流相對于交流電壓之間的相位可以在0°～±180°四個象限任意設置，而且其電流波形也可以通過瞬態電流跟蹤進行靈活控制，因而賦予四象限PWM變流器有四大性能優勢，主要包括：

1)交流側電流可以按照設定的波形進行跟蹤控制，尤其在常用的正弦波情況下，對電網無諧波污染；

2)交流側可以通過電流控制呈現感性、容性或功率因數等于1；

3)交-直流側能量可雙向傳送，直流側能量可逆變到交流側(電網)；

4)直流側電壓U_d穩定且可調。

因此通常FQC不僅用于雙向AC/DC變換(PWM可逆整流)，而且在實現電力有源濾波、電力系統無功補償和太陽能、風力發電等新能源變換及并網逆變等方面都有十分廣泛的應用。就FQC的拓撲結構而言，以三相或單相電壓源型橋式電路結構的應用尤為廣泛。但是，眾所周知，電壓源橋式FQC結構存在有一些明顯的缺點，即為了保證其正常工作，尤其是為了保證其交流側電流波形的瞬態可控性，必須使其直流側電壓升得足夠高，此特征源于電壓型橋式FQC的升壓式拓撲，使其應用范圍受到了一定限制，只能工作在高直流電壓狀態。而且在實現多相變換驅動時電路結構復雜，效率降低。

針對傳統的橋式FQC結構存在的上述缺陷，本專利提出了一種直流側電壓要求較低、并且具有雙直流/雙交流端口對稱特征的四象限變流器新型電路拓撲結構(TSFQC,TwinSymmetrical Four Quadrant Converter)，其直流側工作電壓比傳統的橋式FQC大為降低，而且電路結構簡單，變換效率提高，采用與傳統的電壓源半橋式FQC基本相同的器件組及對兩只開關管的SPWM控制方式，卻能實現兩組對稱FQC。適用于六相交流電動機調速傳動和新能源光伏發電逆變并網或供電等直流側工作電壓要求較低、多路對稱FQC等應用場合。

發明內容

本發明提供了一種雙直-雙交對稱型四象限變流器。針對傳統的電壓源橋式FQC存在的一些明顯的缺點，即，為了保證其正常工作，尤其是為了達到對交流側瞬態電流波形優良的控制性能，必須使直流側電壓升得足夠高，導致其應用范圍受到限制，只能工作在高直流電壓狀態，而且在實現多相變換驅動時電路結構復雜，效率降低，本專利提出了一種雙直-雙交對稱型四象限變流器(TSFQC)新型電路拓撲結構，其直流側工作電壓比傳統橋式結構大幅度降低，而且電路結構簡單，變換效率提高，采用與傳統的電壓源半橋式FQC基本相同的器件組及對兩只開關管的SPWM控制方式，卻能實現兩組對稱FQC。適用于直流側額定工作電壓具有較低要求，并且具有兩組或多組DC/AC對稱變換的應用場合。

針對傳統橋式FQC結構存在的技術問題，本發明采用的具體技術方案歸納如下：

一種雙直-雙交對稱型四象限變流器，包括雙直流支路、雙交流支路和雙開關管交叉支路。