基于反激變換器的高頻隔離式三電平逆變器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于反激變換器的高頻隔離式三電平逆變器，由依次連接的輸入直流電源、分壓電容、高頻隔離式反激三電平變換單元、周波變換器、輸出濾波器和輸出交流負(fù)載構(gòu)成；該變換器在傳統(tǒng)反激逆變器基礎(chǔ)上，通過在輸入直流電壓源兩端并聯(lián)兩個(gè)電容分壓，并增加一個(gè)變壓器繞組確保電容能均壓，使變壓器前端能產(chǎn)生U、U/2、-N1U0/N3三個(gè)電平，減小開關(guān)管電壓應(yīng)力。本發(fā)明具有兩級(jí)功率變換（直流DC-高頻交流HFAC-低頻交流LFAC）、雙向功率流、開關(guān)器件電壓應(yīng)力低、輸出濾波器前端電壓頻譜特性好、輸出濾波器體積小、功率密度較高、能夠?qū)崿F(xiàn)交流負(fù)載與直流電源高頻電氣隔離的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】基于反激變換器的高頻隔離式三電平逆變器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子變換【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種基于反激變換器的高頻隔離式三電平逆變器。
【背景技術(shù)】
[0002]直一交(DC-AC)變換技術(shù)是應(yīng)用功率半導(dǎo)體器件，將直流電能轉(zhuǎn)換成恒壓恒頻交流電能的一種變流技術(shù)，廣泛地應(yīng)用于國防、工礦企業(yè)、科研院所、大學(xué)實(shí)驗(yàn)室和日常生活中。
[0003]迄今為止，國內(nèi)外電力電子研究人員對(duì)于直一交變換器的研究，主要集中在非電氣隔離式、低頻和高頻電氣隔離式等兩電平直一交變換器；對(duì)于多電平變換器的研究，主要集中在多電平直-直、交-交和交-直變換器，而對(duì)于多電平直一交變換器的研究則非常少，且僅僅局限于非隔離式、低頻或中頻隔離式多電平直一交變換器，對(duì)高頻隔離式多電平兩級(jí)功率變換的逆變器研究卻比較少。
[0004]大功率電力電子器件的發(fā)展為多電平逆變裝置的研究提供了技術(shù)支持。1977年德國學(xué)者Holtz首次提出了利用開關(guān)管來輔助中點(diǎn)箝位的三電平逆變器主電路，1980年日本的A Nabae等人對(duì)其進(jìn)行了發(fā)展，提出了二極管箝位式多電平逆變電路。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，多電平逆變技術(shù)目前主要有三類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):(I) 二極管箝位型逆變器，(2 )飛跨電容箝位型逆變器，(3)具有獨(dú)立直流電源直流的級(jí)聯(lián)型逆變器。二極管箝位型、電容箝位型多電平逆變器適用于高輸入電壓大功率逆變器場合；具有獨(dú)立直流電源的級(jí)聯(lián)型多電平逆變器則適用于低輸入、高輸出電壓大功率逆變場合。但是二極管箝位型、電容箝位型多電平多點(diǎn)平逆變技術(shù)存在拓?fù)湫问絾我?、無電氣隔離等缺陷；具有獨(dú)立直流電源的級(jí)聯(lián)型多電平逆變技術(shù)存在電路拓?fù)鋸?fù)雜輸入側(cè)功率因數(shù)低、變換效率偏低、功率密度低等缺陷。
[0005]Mr.ESPELAGE于1977年提出了高頻鏈逆變技術(shù)的新概念，利用高頻變壓器代替?zhèn)鹘y(tǒng)低頻環(huán)節(jié)逆變技術(shù)中的工頻變壓器，克服了低頻逆變技術(shù)的缺點(diǎn)，顯著提高了逆變器的特性，必將取代低頻環(huán)節(jié)逆變器，得到廣泛應(yīng)用。隨著航空科技和航空電子的快速發(fā)展，飛機(jī)二次電源必須向高功率密度、高效率和模塊化方向發(fā)展；另外再生能源的開發(fā)利用中，適用于太陽能陣列與電網(wǎng)并聯(lián)的逆變器和燃料電池逆變器以及不間斷電源等逆變場合，高頻環(huán)節(jié)逆變器都具有廣泛的應(yīng)用前景，特別是對(duì)逆變器的體積、重量有較高要求的逆變場合有更重要的應(yīng)用前景。
[0006]近十年來，圍繞高頻環(huán)節(jié)逆變技術(shù)，國內(nèi)外學(xué)者做了大量的研究工作，取得了不少有價(jià)值的研究成果。1990年S.R.Narayana Prakask等人提出的“單向Buck型高頻環(huán)節(jié)逆變器”，由高頻電氣隔離的DC/DC變換器和buck型逆變橋級(jí)聯(lián)而成，具有單向功率流、三級(jí)功率變換(DC-HFAC-DC-LFAC)、變換效率高、采用傳統(tǒng)PWM技術(shù)時(shí)功率器件開關(guān)損耗大、成本高等特點(diǎn)。1.Yamato等人于1988年提出了 “雙向Buck型高頻環(huán)節(jié)逆變器”，該逆變器由高頻電氣隔離逆變器與Buck型周波變換器級(jí)聯(lián)而成，由四象限功率開關(guān)構(gòu)成的周波變換器在任何導(dǎo)通周期均有兩個(gè)或四個(gè)功率器件同時(shí)導(dǎo)通，導(dǎo)通損耗較大，具有雙向功率流、直流一高頻脈沖交流一低頻交流的兩級(jí)結(jié)構(gòu)、效率較高、導(dǎo)通損耗大等特點(diǎn)。但是這種“雙向Buck型高頻環(huán)節(jié)逆變器”在濾波電感前端產(chǎn)生的電壓為土Ui兩電平或?yàn)橥罸、0三電平，考慮到在高壓輸入場合下擴(kuò)大功率器件的選擇范圍，功率開關(guān)管的電壓應(yīng)力要低，所以這一固有缺陷制約了這種“雙向Buck型高頻環(huán)節(jié)逆變器”在高輸入電壓大功率逆變器場合的應(yīng)用。
[0007]而目前所研究的高頻隔離型式多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)大多數(shù)集中在中間帶有直流環(huán)節(jié)的單向Buck型高頻環(huán)節(jié)逆變器。只是在高頻電氣隔離的DC/DC變換器中加入了多電平技術(shù)。只是減小了高頻電氣隔離的DC/DC變換器中開關(guān)管的電壓應(yīng)力，而在輸出濾波電感前端并沒有真正實(shí)現(xiàn)多電平，并沒有減小Buck型逆變橋的開關(guān)管的電壓應(yīng)力，輸出濾波電感電容值都沒有得到減小。而且這種多電平拓?fù)涫窃趩蜗駼uck型高頻環(huán)節(jié)逆變器的基礎(chǔ)上提出的，由于單向Buck型高頻環(huán)節(jié)逆變器的固有缺陷，所以這一系列的高頻隔離型式多電平拓?fù)鋺?yīng)用場合受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種具有兩級(jí)功率變換(直流DC-高頻交流HFAC-低頻交流LFAC)、雙向功率流、輸出濾波器前端電壓頻譜特性好、高功率密度、降低開關(guān)器件的電壓應(yīng)力、輸出濾波器體積小、能夠?qū)崿F(xiàn)交流負(fù)載與直流電源高頻電氣隔離的基于反激變換器的高頻隔離式三電平逆變器。
[0009]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種基于反激變換器的高頻隔離式三電平逆變器，由依次連接的輸入直流電源、分壓電容、高頻隔離式反激三電平變換單元、周波變換器、輸出濾波器和輸出交流負(fù)載構(gòu)成；輸入直流電源單元與分壓電容一端連接，分壓電容另一端與高頻隔離式反激三電平變換單元一端連接，高頻隔離式反激三電平變換單元另一端與周波變換器一端連接，周波變換器另一端與輸出濾波器一端連接，輸出濾波器另一端與輸出交流負(fù)載連接。
[0010]分壓電容包括第一分壓電容和第二分壓電容；第一分壓電容的正極與輸入直流電源單元的正極連接，第一分壓電容的負(fù)極與第二分壓電容的正極連接，第二分壓電容的負(fù)極與輸入直流電源的參考負(fù)極連接。
[0011]高頻隔離式反激三電平變換單元包括第一功率開關(guān)管，第一二極管，第二功率開關(guān)管，第二二極管，第三功率開關(guān)管，第三二極管，第四功率開關(guān)管，第四二極管，第五二極管，第六二極管，高頻隔離變壓器第一原邊繞組，高頻隔離變壓器第二原邊繞組，高頻隔離變壓器第三原邊繞組，高頻隔離變壓器第四原邊繞組；第一功率開關(guān)管的漏極和第三功率開關(guān)管的漏極與第一分壓電容的正極相連接，第一二極管和第三二極管分別反并聯(lián)于第一功率開關(guān)管和第三功率開關(guān)管兩端，即第一二極管的陰極與第一功率開關(guān)管的漏極連接，第一二極管的陽極與第一功率開關(guān)管的源極連接，第三二極管的陰極與第三功率開關(guān)管的漏極連接，第三二極管的陽極與第三功率開關(guān)管的源極連接，第一功率開關(guān)管的源極和高頻隔離變壓器第一原邊繞組的同名端連接，第三功率開關(guān)管的源極和高頻隔離變壓器第二原邊繞組的同名端連接，高頻隔離變壓器第一原邊繞組的非同名端與第二功率開關(guān)管的漏極連接，高頻隔離變壓器第二原邊繞組的同名端與第四功率開關(guān)管的漏極連接，第二二極管和第四二極管分別反并聯(lián)與第二功率開關(guān)管和第四功率開關(guān)管兩端，即第二二極管的陰極與第二功率開關(guān)管的漏極連接，第二二極管的陽極與第二功率開關(guān)管的源極連接，第四二極管的陰極與第四功率開關(guān)管的漏極連接，第四二極管的陽極與第四功率開關(guān)管的源極連接，第二功率開關(guān)管的源極和第四功率開關(guān)管的源極與第二分壓電容的負(fù)極相連，第五二極管的陽極和第六二極管的陰極與第二分壓電容的正極相連，第五二極管的陰極與高頻隔離變壓器第一原邊繞組的同名端相連，第六二極管的陽極與高頻隔離變壓器第二原邊繞組的非同名端相連，高頻隔離變壓器第三原邊繞組的同名端與高頻隔離變壓器第四原邊繞組的非同名端連接。
[0012]周波變換器包括第一雙向開關(guān)管和第二雙向功率開關(guān)管，所述的第一雙向功率開關(guān)管和第二雙向功率開關(guān)管都是由兩個(gè)單個(gè)的功率開關(guān)管反向串聯(lián)而構(gòu)成承受正向、反向的電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力的開關(guān)，具有雙向阻斷功能；第一雙向功率開關(guān)管包括第五功率開關(guān)管、第六功率開關(guān)管、第七二極管、第八二極管，第二雙向功率開關(guān)管包括第七功率開關(guān)管、第八功率開關(guān)管、第九二極管，第十二極管；第一雙向功率開關(guān)管的一端與高頻隔離變壓器第三原邊繞組的非同名端相連，第一雙向功率開關(guān)管的另一端與第二雙向功率開關(guān)管的另一端連接，第二雙向功率開關(guān)管的一端與高頻隔離變壓器第三原邊繞組的同名端與相連，第二雙向功率開關(guān)管的另一端與第一雙向功率開關(guān)管的另一端連接；第五功率開關(guān)管的漏極和第七二極管的陰極相連作為第一雙向功率開關(guān)管的一端，第六功率開關(guān)管的漏極和第八二極管的陰極相連作為第一雙向功率開關(guān)管的另一端，第五功率開關(guān)管的源極、第六功率開關(guān)管的源極、第七二極管的陽極、第八二極管的陽極連接在一起，第七功率開關(guān)管的漏極和第九二極管的陰極相連作為第二雙向功率開關(guān)管的一端，第八功率開關(guān)管的漏極和第十二極管的陰極相連作為第二雙向功率開關(guān)管的另一端，第七功率開關(guān)管的源極、第八功率開關(guān)管的源極、第九二極管的陽極、第十二極管的陽極連接在一起。
[0013]輸出濾波器包含輸出濾波電容，輸出濾波電容的一端和第六功率開關(guān)管的漏極、第八二極管的陰極、第八功率開關(guān)管的漏極、第十二極管的陰極連接，輸出濾波電容的另一端和高頻隔離變壓器第三原邊繞組的同名端、高頻隔離變壓器第四原邊繞組的非同名端連接。
[0014]輸出交流負(fù)載包含交流負(fù)載，交流負(fù)載的一端和輸出濾波電容的一端連接，交流負(fù)載的另一端和輸出濾波電容的另一端連接。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為:
[0016](I)本發(fā)明將箝位型多電平拓?fù)涞臉?gòu)造思路運(yùn)用與Buck — boost型(反激型)逆變器中。并在輸入直流電源與交流負(fù)載中插入高頻隔離變壓器，實(shí)現(xiàn)了輸入側(cè)與負(fù)載側(cè)的電氣隔離。高頻隔離變壓器的使用實(shí)現(xiàn)了變換器的小型化、輕量化，提高了變換器的效率。
[0017](2)與其他拓?fù)湫问侥孀兤飨啾?，反激型逆變器具有拓?fù)浜啙嵼敵鰹V波器體積小(只需電容濾波)、轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)的“雙向反激型高頻環(huán)節(jié)逆變器”相比，本發(fā)明在輸出濾波電感前端能夠得到三電平，從而減小了功率開關(guān)管的電壓應(yīng)力，拓寬了功率開關(guān)管的選擇范圍，濾波電容值更小，適用于更大功率場合。在民用、工業(yè)、國防等要求電氣隔離的高壓大容量逆變場合，采用本發(fā)明的逆變拓?fù)涫潜容^理想的逆變電源解決方案。
[0018](3)本發(fā)明具有功率變換級(jí)數(shù)少(直流DC-高頻交流HFAC-低頻交流LFAC)，雙向功率流，在一個(gè)輸出交流周期內(nèi)高頻隔離變壓器磁芯被雙向磁化，變壓器磁芯的利用率高，輸出濾波器前端電壓頻譜特性好等優(yōu)點(diǎn)，因而提高變換效率和功率密度、減小體積和重量?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明基于反激變換器的高頻隔離式三電平逆變器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明基于反激變換器的高頻隔離式三電平逆變器的基本工作原理如下:本逆變器可以采用有源箝位的脈沖調(diào)制(SPWM)斬波的控制方式。當(dāng)不穩(wěn)定的高壓輸入直流電源U向交流負(fù)載A傳遞功率時(shí)，直流輸入電壓經(jīng)過分壓電容分壓后能夠得到兩種電平(+U、+U/2)，分壓后的輸入電壓經(jīng)過高頻隔離式正激三電平變換單元將其調(diào)制成雙極性、多電平(+U、+U/2、-U0)的高頻脈沖電壓Ul和u2，經(jīng)高頻隔離變壓器的隔離、傳遞后，周波變換器將其解調(diào)成單極性、多電平(+%、0、-U0)的低頻脈沖電壓再經(jīng)輸出濾波器進(jìn)行輸出濾波后得到穩(wěn)定或可調(diào)的正弦交流電壓Uo，此逆變器具有四象限工作能力，因此可以帶感性、容性、阻性和整流性負(fù)載，此逆變器的控制電路可根據(jù)交流負(fù)載的性質(zhì)進(jìn)行調(diào)整，從而在輸出端得到穩(wěn)定或可調(diào)的電壓。
[0021]本發(fā)明一種基于反激變換器的高頻隔離式三電平逆變器，由依次連接的輸入直流電源單元1、分壓電容2、高頻隔離式反激三電平變換單元3、周波變換器4、輸出濾波器5和輸出交流負(fù)載6構(gòu)成，該逆變器能將不穩(wěn)定的高壓直流電變換成穩(wěn)定或可調(diào)的正弦交流電，并降低功率變換級(jí)數(shù)、實(shí)現(xiàn)高頻電氣隔離、適用于高壓直一交變換場合；輸入直流電源單元I與分壓電容2 —端連接，分壓電容2另一端與高頻隔離式反激三電平變換單元3 —端連接，高頻隔離式反激三電平變換單元3另一端與周波變換器4 一端連接，周波變換器4另一端與輸出濾波器5 —端連接,輸出濾波器5另一端與輸出交流負(fù)載6連接。
[0022]輸入直流電源單元I包括輸入直流電源U。
[0023]分壓電容2包括第一分壓電容C1和第二分壓電容C2 ;第一分壓電容C1的正極與輸入直流電源U的正極連接，第一分壓電容C1的負(fù)極與第二分壓電容(:2的正極連接，第二分壓電容C2的負(fù)極與輸入直流電源U的參考負(fù)極連接。
[0024]高頻隔離式反激三電平變換單元3包括第一功率開關(guān)管S1，第一二極管D1，第二功率開關(guān)管S2，第二二極管D2，第三功率開關(guān)管S3，第三二極管D3，第四功率開關(guān)管S4，第四二極管D4,第五二極管D5,第六二極管D6,高頻隔離變壓器T第一原邊繞組N1,高頻隔離變壓器T第二原邊繞組N2,高頻隔離變壓器T第三原邊繞組N3,高頻隔離變壓器T第四原邊繞組N4 ；第一功率開關(guān)管S1的漏極和第三功率開關(guān)管S3的漏極與第一分壓電容C1的正極相連接，第一二極管D1和第三二極管D3分別反并聯(lián)于第一功率開關(guān)管S1和第三功率開關(guān)管S3兩端，即第一二極管D1的陰極與第一功率開關(guān)管S1的漏極連接，第一二極管D1的陽極與第一功率開關(guān)管S1的源極連接，第三二極管D3的陰極與第三功率開關(guān)管S3的漏極連接，第三二極管D3的陽極與第三功率開關(guān)管S3的源極連接，第一功率開關(guān)管S1的源極和高頻隔離變壓器T第一原邊繞組N1的同名端連接，第三功率開關(guān)管S3的源極和高頻隔離變壓器T第二原邊繞組N2的同名端連接，高頻隔離變壓器T第一原邊繞組N1的非同名端與第二功率開關(guān)管&的漏極連接，高頻隔離變壓器T第二原邊繞組N2的同名端與第四功率開關(guān)管S4的漏極連接，第二二極管D2和第四二極管D4分別反并聯(lián)與第二功率開關(guān)管S2和第四功率開關(guān)管S4兩端，即第二二極管D2的陰極與第二功率開關(guān)管S2的漏極連接，第二二極管D2的陽極與第二功率開關(guān)管S2的源極連接，第四二極管D4的陰極與第四功率開關(guān)管S4的漏極連接，第四二極管D4的陽極與第四功率開關(guān)管S4的源極連接，第二功率開關(guān)管S2的源極和第四功率開關(guān)管S4的源極與第二分壓電容C2的負(fù)極相連，第五二極管D5的陽極和第六二極管D6的陰極與第二分壓電容C2的正極相連，第五二極管D5的陰極與高頻隔離變壓器T第一原邊繞組N1的同名端相連，第六二極管D6的陽極與高頻隔離變壓器T第二原邊繞組N2的非同名端相連，高頻隔離變壓器T第三原邊繞組N3的同名端與高頻隔離變壓器T第四原邊繞組N4的非同名端連接。
[0025]周波變換器4包括第一雙向開關(guān)管Sa和第二雙向功率開關(guān)管Sb，所述的第一雙向功率開關(guān)管Sa和第二雙向功率開關(guān)管Sb都是由兩個(gè)單個(gè)的功率開關(guān)管反向串聯(lián)而構(gòu)成承受正向、反向的電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力的開關(guān)，具有雙向阻斷功能；第一雙向功率開關(guān)管SA&括第五功率開關(guān)管S5、第六功率開關(guān)管S6、第七二極管D7、第八二極管D8,第二雙向功率開關(guān)管Sb包括第七功率開關(guān)管S7、第八功率開關(guān)管S8、第九二極管D9、第十二極管Dltl ;第一雙向功率開關(guān)管Sa的一端與高頻隔離變壓器T第三原邊繞組N3的非同名端相連，第一雙向功率開關(guān)管Sa的另一端與第二雙向功率開關(guān)管Sb的另一端連接，第二雙向功率開關(guān)管Sb的一端與高頻隔離變壓器T第三原邊繞組N3的同名端與相連，第二雙向功率開關(guān)管Sb的另一端與第一雙向功率開關(guān)管Sa的另一端連接；第五功率開關(guān)管S5的漏極和第七二極管D7的陰極相連作為第一雙向功率開關(guān)管Sa的一端，第六功率開關(guān)管S6的漏極和第八二極管D8的陰極相連作為第一雙向功率開關(guān)管Sa的另一端，第五功率開關(guān)管S5的源極、第六功率開關(guān)管S6的源極、第七二極管D7的陽極、第八二極管D8的陽極連接在一起，第七功率開關(guān)管S7的漏極和第九二極管D9的陰極相連作為第二雙向功率開關(guān)管Sb的一端，第八功率開關(guān)管S8的漏極和第十二極管Dltl的陰極相連作為第二雙向功率開關(guān)管Sb的另一端，第七功率開關(guān)管S7的源極、第八功率開關(guān)管S8的源極、第九二極管D9的陽極、第十二極管Dltl的陽極連接在一起。
[0026]輸出濾波器5包含輸出濾波電容C3,輸出濾波電容C3的一端和第六功率開關(guān)管S6的漏極、第八二極管D8的陰極、第八功率開關(guān)管S8的漏極、第十二極管Dltl的陰極連接，輸出濾波電容C3的另一端和高頻隔離變壓器T第三原邊繞組N3的同名端、高頻隔離變壓器T第四原邊繞組N4的非同名端連接。
[0027]輸出交流負(fù)載6包含交流負(fù)載交流負(fù)載\的一端和輸出濾波電容C3的一端連接，交流負(fù)載\的另一端和輸出濾波電容C3的另一端連接。
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0029]結(jié)合附圖1，本發(fā)明基于反激變換器的高頻隔離式三電平逆變器，由依次連接的輸入直流電源U、分壓電容、高頻隔離式反激三電平變換單元、周波變換器、輸出濾波器和輸出交流負(fù)載構(gòu)成，該變換器將不穩(wěn)定的高壓直流電變換成穩(wěn)定或可調(diào)的正弦電，并減少功率變換級(jí)數(shù)，實(shí)現(xiàn)高頻電氣隔離，適用于高壓直一交變換場合，即第一分壓電容C1、第二分壓電容C2串聯(lián)并接在輸入直流電源U兩端，在第一分壓電容C1正極可得到電壓+U，在第二分壓電容C2正極可得到電壓+U/2，所述的將經(jīng)過分壓電容分壓后的輸入電壓轉(zhuǎn)化為雙極性多電平輸出電壓的高頻隔離式反激三電平變換單元的一個(gè)輸出端與周波變換器的一端相連；所述的周波變換器由第一雙向功率開關(guān)Sa和第二雙向功率開關(guān)Sb構(gòu)成，將經(jīng)高頻隔離式反激三電平變換單元隔離、傳輸?shù)碾p極性多電平電壓轉(zhuǎn)化為單極性多電平輸出電壓；所述周波變換器的第一雙向功率開關(guān)Sa的一端與四繞組高頻隔離變壓器的副邊繞組N3連接，周波變換器的第二雙向功率開關(guān)Sb的一端與四繞組高頻隔離變壓器的副邊繞組N4連接，周波變換器的第一雙向功率開關(guān)Sa的另一端與周波變換器的第二雙向功率開關(guān)Sb的另一端相接的端口與輸出濾波電容C3的一端和輸出交流負(fù)載\的一端連接，所述輸出濾波電容C3構(gòu)成輸出濾波器，該輸出濾波器濾除所述的周波變換器的輸出電壓中的高次諧波，從而在輸出交流負(fù)載側(cè)得到高質(zhì)量的正弦交流電壓U。。
【權(quán)利要求】
1.一種基于反激變換器的高頻隔離式三電平逆變器，其特征在于，包括依次連接的輸入直流電源單元(I)、分壓電容(2)、高頻隔離式反激三電平變換單元(3)、周波變換器(4)、輸出濾波器(5)和輸出交流負(fù)載(6);輸入直流電源單元(I)與分壓電容(2) —端連接，分壓電容(2)另一端與高頻隔離式反激三電平變換單元(3) —端連接，高頻隔離式反激三電平變換單元(3)另一端與周波變換器(4) 一端連接，周波變換器(4)另一端與輸出濾波器(5)一端連接，輸出濾波器(5)另一端與輸出交流負(fù)載(6)連接； 分壓電容(2)包括第一分壓電容(C1)和第二分壓電容(C2);第一分壓電容(C1)的正極與輸入直流電源(U)的正極連接，第一分壓電容(C1)的負(fù)極與第二分壓電容(C2)的正極連接，第二分壓電容(C2)的負(fù)極與輸入直流電源(U)的參考負(fù)極連接； 高頻隔離式反激三電平變換單元(3)包括第一功率開關(guān)管(S1X第一二極管(D1)、第二功率開關(guān)管(S2)、第二二極管(D2)、第三功率開關(guān)管(S3)、第三二極管(D3)、第四功率開關(guān)管 (S4)、第四二極管(D4)、第五二極管(D5)、第六二極管(D6)、高頻隔離變壓器(T)第一原邊繞組(K)、高頻隔離變壓器(T)第二原邊繞組(N2)、高頻隔離變壓器(T)第三原邊繞組(N3)、高頻隔離變壓器(T)第四原邊繞組(N4);第一功率開關(guān)管(S1)的漏極和第三功率開關(guān)管(S3)的漏極與第一分壓電容(C1)的正極相連接，第一二極管(D1)和第三二極管(D3)分別反并聯(lián)于第一功率開關(guān)管(S1)和第三功率開關(guān)管(S3)兩端，即第一二極管(D1)的陰極與第一功率開關(guān)管(S1)的漏極連接，第一二極管(D1)的陽極與第一功率開關(guān)管(S1)的源極連接，第三二極管(D3)的陰極與第三功率開關(guān)管(S3)的漏極連接，第三二極管(D3)的陽極與第三功率開關(guān)管(S3)的源極連接，第一功率開關(guān)管(S1)的源極和高頻隔離變壓器(T)第一原邊繞組(N1)的同名端連接，第三功率開關(guān)管(S3)的源極和高頻隔離變壓器(T)第二原邊繞組(N2)的同名端連接，高頻隔離變壓器(T)第一原邊繞組(N1)的非同名端與第二功率開關(guān)管(S2)的漏極連接，高頻隔離變壓器(T)第二原邊繞組(N2)的同名端與第四功率開關(guān)管(S4)的漏極連接，第二二極管(D2)和第四二極管(D4)分別反并聯(lián)與第二功率開關(guān)管(S2)和第四功率開關(guān)管(S4)兩端，即第二二極管(D2)的陰極與第二功率開關(guān)管(S2)的漏極連接，第二二極管(D2)的陽極與第二功率開關(guān)管(S2)的源極連接，第四二極管(D4)的陰極與第四功率開關(guān)管(S4)的漏極連接，第四二極管(D4)的陽極與第四功率開關(guān)管(S4)的源極連接，第二功率開關(guān)管(S2)的源極和第四功率開關(guān)管(S4)的源極與第二分壓電容(C2)的負(fù)極相連，第五二極管(D5)的陽極和第六二極管(D6)的陰極與第二分壓電容(C2)的正極相連，第五二極管(D5)的陰極與高頻隔離變壓器(T)第一原邊繞組(N1)的同名端相連，第六二極管(D6)的陽極與高頻隔離變壓器(T)第二原邊繞組(N2)的非同名端相連，高頻隔離變壓器(T)第三原邊繞組(N3)的同名端與高頻隔離變壓器(T)第四原邊繞組(N4)的非同名端連接； 周波變換器(4)包括第一雙向開關(guān)管(Sa)和第二雙向功率開關(guān)管(SB)，所述的第一雙向功率開關(guān)管(Sa)和第二雙向功率開關(guān)管(Sb)都是由兩個(gè)單個(gè)的功率開關(guān)管反向串聯(lián)而構(gòu)成承受正向、反向的電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力的開關(guān)，具有雙向阻斷功能；第一雙向功率開關(guān)管(Sa)包括第五功率開關(guān)管(S5)、第六功率開關(guān)管(S6)、第七二極管(D7)、第八二極管(D8),第二雙向功率開關(guān)管(Sb)包括第七功率開關(guān)管(S7)、第八功率開關(guān)管(S8)、第九二極管(D9)、第十二極管(Dltl);第一雙向功率開關(guān)管(Sa)的一端與高頻隔離變壓器(T)第三原邊繞組(N3)的非同名端相連，第一雙向功率開關(guān)管(Sa)的另一端與第二雙向功率開關(guān)管(Sb)的另一端連接，第二雙向功率開關(guān)管(Sb)的一端與高頻隔離變壓器(T)第三原邊繞組(N3)的同名端與相連，第二雙向功率開關(guān)管(Sb)的另一端與第一雙向功率開關(guān)管(Sa)的另一端連接；第五功率開關(guān)管(S5)的漏極和第七二極管(D7)的陰極相連作為第一雙向功率開關(guān)管(Sa)的一端，第六功率開關(guān)管(S6)的漏極和第八二極管(D8)的陰極相連作為第一雙向功率開關(guān)管(Sa)的另一端，第五功率開關(guān)管(S5)的源極、第六功率開關(guān)管(S6)的源極、第七二極管(D7)的陽極、第八二極管(D8)的陽極連接在一起，第七功率開關(guān)管(S7)的漏極和第九二極管(D9)的陰極相連作為第二雙向功率開關(guān)管(Sb)的一端，第八功率開關(guān)管(S8)的漏極和第十二極管(Dltl)的陰極相連作為第二雙向功率開關(guān)管(Sb)的另一端，第七功率開關(guān)管(S7)的源極、第八功率開關(guān)管(S8)的源極、第九二極管(D9)的陽極、第十二極管(Dltl)的陽極連接在一起； 輸出濾波器(5 )包含輸出濾波電容(C3),輸出濾波電容(C3)的一端和第六功率開關(guān)管(S6)的漏極、第八二極管(D8)的陰極、第八功率開關(guān)管(S8)的漏極、第十二極管(Dltl)的陰極連接，輸出濾波電容(C3)的另一端和高頻隔離變壓器(T)第三原邊繞組(N3)的同名端、高頻隔離變壓器(T)第四原邊繞組(N4)的非同名端連接； 輸出交流負(fù)載(6)包含交流負(fù)載(ZJ，交流負(fù)載(ZJ的一端和輸出濾波電容(C3)的一端連接，交流負(fù)載(?)`的另一端和輸出濾波電容(C3)的另一端連接。
【文檔編號(hào)】H02M1/12GK103780115SQ201410035422
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】項(xiàng)澤宇, 李磊, 柳成, 胥佳梅, 楊磊 申請人:南京理工大學(xué)