一種電容自均壓多電平高頻逆變器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高頻交流配電系統(tǒng)（HighFrequencyACPowerDistribution System，HFACH)S)領(lǐng)域，尤其是指一種電容自均壓多電平高頻逆變器。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的直流配電系統(tǒng)（DCros)因其可靠性低、傳輸效率低、動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢等缺點(diǎn)，在 許多對(duì)供電要求較高的場(chǎng)合已不再適用。高頻交流電（HFACros)因具有高可靠性、高效 率、高功率密度、可實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)而受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注，相關(guān)研究也已逐步運(yùn)用 于計(jì)算機(jī)、通信、電動(dòng)汽車、可再生能源微網(wǎng)等領(lǐng)域。與此同時(shí)，高頻逆變器作為高頻交流配 電系統(tǒng)的前級(jí)，其研究也取得了突破性的進(jìn)展。高頻逆變器用于將直流電轉(zhuǎn)換為高頻交流 電，并饋送至高頻交流母線（HFACBUS)供后級(jí)HFAC/DC變換器再分配，對(duì)高頻逆變器的要 求是輸出波形的諧波含量小，逆變器的傳輸效率高。諧波含量與逆變器能夠輸出的電平數(shù) 有關(guān)，通常輸出電平數(shù)越多，諧波含量越?。粋鬏斝矢咭髠鬏敁p耗小，逆變器的傳輸損 耗主要包括開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗，通常開關(guān)頻率越低，逆變器所用的器件越少，傳輸損耗越 小，效率越高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于利用電容儲(chǔ)能的性質(zhì)，用電容來(lái)代替直流源，以少量器件實(shí)現(xiàn) 更多的電平輸出，提出一種新型的電容自均壓多電平高頻逆變器，該電容自均壓多電平高 頻逆變器適用于高頻交流配電領(lǐng)域；本發(fā)明只需單個(gè)輸入直流源，電容儲(chǔ)能增加了輸出的 電平數(shù)量，有效地降低了輸出交流電的諧波畸變，減少了使用器件的數(shù)量，提高了逆變器的 效率，同時(shí)也有效地減少了逆變器所需的驅(qū)動(dòng)電路和安裝空間；本發(fā)明通過使兩只電容同 時(shí)串聯(lián)充電、串聯(lián)或并聯(lián)放電，實(shí)現(xiàn)電容自均壓，有效地避免的電容電壓不平衡問題的產(chǎn) 生，簡(jiǎn)化了調(diào)制方式。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為：一種電容自均壓多電平高頻逆變 器，包括并聯(lián)連接的開關(guān)電容單元與全橋單元，其中，所述開關(guān)電容單元包括第一電解電 容、第二電解電容、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第九二極管、第十二 極管、第十一二極管、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管和第四開關(guān)管，所述全橋單元包 括第五二極管、第六二極管、第七二極管、第八二極管、第五開關(guān)管、第六開關(guān)管、第七開關(guān) 管和第八開關(guān)管；所述第一電解電容和第二電解電容的電容值相等，所述第一二極管的陰 極、第二二極管的陰極、第一開關(guān)管的漏級(jí)分別與第二開關(guān)管的漏級(jí)相連接，所述第一二極 管的陽(yáng)極、第九二極管的陽(yáng)極分別與第一開關(guān)管的源級(jí)相連接，所述第三二極管的陽(yáng)極、第 十二極管的陰極、第三開關(guān)管的源級(jí)分別與第一電解電容的負(fù)極相連接，所述第三二極管 的陰極、第十一二極管的陽(yáng)極、第三開關(guān)管的漏級(jí)分別與第二電解電容的正極相連接，所 述第二二極管的陽(yáng)極、第四二極管的陰極、第十二極管的陽(yáng)極、第二開關(guān)管的源級(jí)、第四開 關(guān)管的漏級(jí)分別與第二電解電容的負(fù)極相連接，所述第五二極管的陽(yáng)極、第六二極管的陰 極、第五開關(guān)管的源級(jí)分別與第六開關(guān)管的漏級(jí)相連接，所述第七二極管的陽(yáng)極、第八二極 管的陰極、第七開關(guān)管的源級(jí)分別與第八開關(guān)管的漏級(jí)相連接，所述第九二極管陰極、第 十一二極管的陰極、第一電解電容的正極分別與第五二極管的陰極、第七二極管的陰極、第 五開關(guān)管的漏級(jí)和第七開關(guān)管的漏級(jí)相連接，所述第四二極管的陽(yáng)極和第四開關(guān)管的源級(jí) 分別與第六二極管的陽(yáng)極、第八二極管的陽(yáng)極、第六開關(guān)管的源級(jí)和第八開關(guān)管的源級(jí)相 連接。
[0005] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果：
[0006] 1、與現(xiàn)有的三電平、五電平或七電平逆變器相比，本發(fā)明通過電容實(shí)現(xiàn)了更多的 電平輸出，電平數(shù)量的增加有效地減少了輸出電壓的諧波含量。
[0007]2、與現(xiàn)有的九電平逆變器相比，本發(fā)明使用的器件更少，降低導(dǎo)通損耗的同時(shí)，也 節(jié)省了安裝空間。
[0008] 3、現(xiàn)有的多電平逆變器通常需要兩個(gè)或兩個(gè)以上的電源來(lái)實(shí)現(xiàn)更多的電平輸出， 本發(fā)明使用電容替代獨(dú)立源的作用，只需單個(gè)電源便可實(shí)現(xiàn)更多電平輸出，適用范圍更加 廣泛。
[0009] 4、本發(fā)明所述的電容自均壓多電平高頻逆變器，開關(guān)頻率僅為輸出階梯波的兩 倍，當(dāng)輸出頻率為25kHz時(shí)，開關(guān)頻率僅為50kHz，與現(xiàn)有的多電平逆變器相比，降低了開關(guān) 頻率和開關(guān)損耗，因此特別適用于HFACros。
[0010] 5、本發(fā)明所述的電容自均壓多電平高頻逆變器，通過電容儲(chǔ)能的性質(zhì)實(shí)現(xiàn)更多的 電平輸出，兩只電容串聯(lián)充電、串聯(lián)或并聯(lián)放電，有效地避免了電容電壓不平衡問題的產(chǎn) 生，簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。
[0011] 6、本發(fā)明所述的電容自均壓多電平高頻逆變器，同時(shí)降低了開關(guān)損耗和導(dǎo)通損 耗，提高了逆變器的傳輸效率。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1為本發(fā)明所述的電容自均壓多電平高頻逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖2為本發(fā)明所述的電容自均壓多電平高頻逆變器中開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)及輸出 電壓波形示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0015] 如圖1所示，本實(shí)施例所述的電容自均壓多電平高頻逆變器，包括并聯(lián)連接的開 關(guān)電容單元X與全橋單元Y，其中，所述開關(guān)電容單元X包括第一電解電容q、第二電解電 容C2、第一二極管Di、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4、第九二極管D9、第十二極 管Di。、第十一二極管Dn、第一開關(guān)管Si、第二開關(guān)管S2、第三開關(guān)管S3和第四開關(guān)管S4，所 述全橋單元Y包括第五二極管D5、第六二極管D6、第七二極管D7、第八二極管Ds、第五開關(guān)管 S5、第六開關(guān)管S6、第七開關(guān)管S7和第八開關(guān)管S所述第一電解電容Ci和第二電解電容C2 的電容值相等，所述第一二極管Di的陰極、第二二極管D2的陰極、第一開關(guān)管漏級(jí)分 別與第二開關(guān)管S2的漏級(jí)相連接，所述第一二極管Di的陽(yáng)極、第九二極管D9的陽(yáng)極分別與 第一開關(guān)管Si的源級(jí)相連接，所述第三二極管D3的陽(yáng)極、第十二極管Di。的陰極、第三開關(guān) 管s3的源級(jí)分別與第一電解電容Ci的負(fù)極相連接，所述第三二極管D3的陰極、第十一二極 管Dn的陽(yáng)極、第三開關(guān)管S3的漏級(jí)分別與第二電解電容C2的正極相連接，所述第二二極管 D2的陽(yáng)極、第四二極管D4的陰極、第十二極管Di。的陽(yáng)極、第二開關(guān)管S2的源級(jí)、第四開關(guān)管 S4的漏級(jí)分別與第二電解電容C2的負(fù)極相連接，所述第五二極管D5的陽(yáng)極、第六二極管D6 的陰極、第五開關(guān)管S5的源級(jí)分別與第六開關(guān)管S6的漏級(jí)相連接，所述第七二極管D7的陽(yáng) 極、第八二極管Ds的陰極、第七開關(guān)管S7的源級(jí)分別與第八開關(guān)管Ss的漏級(jí)相連接，所述 第九二極管D9的陰極、第十一二極管Dη的陰極、第一電解電容Ci的正極分別與第五二極管 D5的陰極、第七二極管D7的陰極、第五開關(guān)管S5的漏級(jí)和第七開關(guān)管S7的漏級(jí)相連接，所 述第四二極管D4的陽(yáng)極和第四開關(guān)管S4的源級(jí)分別與第六二極管D6的陽(yáng)極、第八二極管 Ds的陽(yáng)極、第六開關(guān)管S6的源級(jí)和第八開關(guān)管S8的源級(jí)相連接。
[0016] 如圖2所示，所述第一開關(guān)管Si、第二開關(guān)管S2、第三開關(guān)管S3、第四開關(guān)管S4、第 五開關(guān)管S5、第六開關(guān)管S6、第七開關(guān)管S7和第八開關(guān)管Ss的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)Gi、第二驅(qū)動(dòng)信 號(hào)G2、第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)G3