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      雙功率通路三相交直流變換器的制造方法

      文檔序號(hào):9790411閱讀:664來(lái)源:國(guó)知局
      雙功率通路三相交直流變換器的制造方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域,特別是直流-交流電能變換技術(shù)領(lǐng)域。
      【背景技術(shù)】
      [0002]交直流變換器包括逆變器和整流器,是實(shí)現(xiàn)直流-交流電能轉(zhuǎn)換的功率變換裝置,按照輸出電壓的相數(shù)來(lái)分,交直流變換器可以分為單相和三相兩類。相比于單相交直流變換器,三相交直流變換器具有直流側(cè)功率脈動(dòng)小、直流電壓利用率高、功率容量大等優(yōu)勢(shì),在大功率可再生能源并網(wǎng)發(fā)電、大功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)、智能微網(wǎng)、電力系統(tǒng)、不間斷電源供電等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用。
      [0003]傳統(tǒng)的三相交直流變換器僅包含一個(gè)直流輸入端和一個(gè)三相交流輸出端,即只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)直流輸入源和一個(gè)三相交流負(fù)載或者三相交流電網(wǎng)之間的功率變換。然而,在可再生能源發(fā)電、不間斷電源供電等應(yīng)用場(chǎng)合中,通常需要實(shí)現(xiàn)多個(gè)直流輸入源與交流負(fù)載或者交流電網(wǎng)之間的直流-交流電能變換。例如,分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中需要將各個(gè)分布式光伏發(fā)電電源與逆變器相連;光儲(chǔ)一體化供電系統(tǒng)中,需要同時(shí)將蓄電池和光伏發(fā)電電源與逆變器相連;不間斷電源供電系統(tǒng)中需要將多個(gè)備用電源與逆變器相連以增加供電系統(tǒng)的可靠性與安全性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的,通常的解決方案是先將各個(gè)獨(dú)立的直流輸入源分別與獨(dú)立的直流變換器相連,再將各個(gè)直流變換器的輸出并聯(lián),從而形成公共的直流母線、作為交直流變換器的直流輸入母線,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多個(gè)分布式直流輸入源與交直流變換器的連接。這種方式一方面需要增加多個(gè)直流變換器,增加了系統(tǒng)的體積、成本和重量,降低了系統(tǒng)可靠性,另一方面由于所有功率需要經(jīng)過(guò)直流變換器和交直流變換器兩級(jí)功率變換,導(dǎo)致系統(tǒng)損耗增加、能效降低。
      [0004]為了解決上述問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外研究工作者也在不斷研究能夠同時(shí)連接多個(gè)輸入源的逆變器或者整流器解決方案。例如,文獻(xiàn)“Yan Zhou,Liming Liu,and Hui L1.A High-Performance Photovoltaic Module-1ntegrated Converter(MIC)Based on CascadedQuas1-Z-Source Inverters (qZSI)Using eGaN FETs[J].1EEE Transact1ns on PowerElectronics,2013,28(6):2727-2738.”提出了基于多個(gè)準(zhǔn)Z源逆變器串聯(lián)連接的多輸入逆變器解決方案用于實(shí)現(xiàn)多個(gè)分布式光伏發(fā)電電源的接入,文獻(xiàn)“Dongsen Sun,Baoming Ge,Weihua Liang,Haitham Abu-Rub,and Fang Zheng Peng.An Energy Stored Quas1-Z-Source Cascade Multilevel Inverter-Based Photovoltaic Power Generat1n System[J].1EEE Transact1ns on Industrial Electronics,2015,62(9):5458-5467,則進(jìn)一步將串聯(lián)準(zhǔn)Z源逆變器的方案用于分布式光伏和負(fù)載的接入。上述解決方案需要采用大量的開(kāi)關(guān)器件和無(wú)源器件,且其都是針對(duì)單相逆變器的解決方案。專利CN201410562753.1(公布號(hào):CN104300823A)通過(guò)改進(jìn)控制方法,利用已有的三電平三相逆變器實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)串聯(lián)輸入源輸入功率的獨(dú)立控制,該解決方案為雙功率通路三相交直流變換器提供了很好的借鑒,但其控制略顯復(fù)雜。到目前為止,對(duì)于通過(guò)改進(jìn)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)雙功率通路三相交直流變換器的研究還鮮有記錄。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0005]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足,本發(fā)明提供了一種雙功率通路三相交直流變換器,用于解決傳統(tǒng)三相交直流變換器在多個(gè)直流輸入源和/或直流母線與三相交流負(fù)載或者三相交流電網(wǎng)連接時(shí)存在的技術(shù)問(wèn)題。
      [0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
      [0007]所述雙功率通路三相交直流變換器由第一開(kāi)關(guān)橋臂(I)、第二開(kāi)關(guān)橋臂(2)、第三開(kāi)關(guān)橋臂(3)、第四開(kāi)關(guān)橋臂(4)、第五開(kāi)關(guān)橋臂(5)、第六開(kāi)關(guān)橋臂(6)、濾波輸出電路(20)、第一直流輸入源(Vinl)和第二直流輸入源(Vin2)構(gòu)成,所述第一開(kāi)關(guān)橋臂(I)、第二開(kāi)關(guān)橋臂
      (2)、第三開(kāi)關(guān)橋臂(3)、第四開(kāi)關(guān)橋臂(4)、第五開(kāi)關(guān)橋臂(5)、第六開(kāi)關(guān)橋臂(6)都包含正端、負(fù)端和N端,濾波輸出電路(20)包括X端、Y端和Z端。
      [0008]所述第一開(kāi)關(guān)橋臂(I)、第二開(kāi)關(guān)橋臂(2)、第三開(kāi)關(guān)橋臂(3)、第四開(kāi)關(guān)橋臂(4)、第五開(kāi)關(guān)橋臂(5)、第六開(kāi)關(guān)橋臂(6)的結(jié)構(gòu)都相同,且其中的每一個(gè)都包括第一功率開(kāi)關(guān)管(S1)和第二功率開(kāi)關(guān)管(S2),所述第一功率開(kāi)關(guān)管(S1)的集電極連接開(kāi)關(guān)橋臂的正端,第一功率開(kāi)關(guān)管(Si)的發(fā)射極連接第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的集電極和開(kāi)關(guān)橋臂的N端,第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的發(fā)射極連接開(kāi)關(guān)橋臂的負(fù)端。
      [0009]所述濾波輸出電路(20)包括第一濾波電感(L1)、第二濾波電感(L2)、第三濾波電感(L3)、第一濾波電容(C1)、第二濾波電容(C2)、第三濾波電容(C3)、第一負(fù)載(R1)、第二負(fù)載(R2)和第三負(fù)載(R3),其中,第一濾波電感(Li)的一端連接濾波輸出電路(20)的X端,第一濾波電感(Li)的另一端連接第一濾波電容(Ci)的一端、第三濾波電容(C3)的一端、第一負(fù)載(Ri)的一端和第三負(fù)載(R3)的一端,第二濾波電感(L2)的一端連接濾波輸出電路(20)的Y端,第二濾波電感(L2)的另一端連接第一濾波電容(C1)的另一端、第二濾波電容(C2)的一端、第一負(fù)載(Ri)的另一端和第二負(fù)載(R2 )的一端,第三濾波電感(L3 )的一端連接濾波輸出電路(20)的Z端,第三濾波電感(L3)的另一端連接第二濾波電容(C2)的另一端、第三濾波電容(C3)的另一端、第二負(fù)載(R2)的另一端和第三負(fù)載(R3)的另一端。
      [0010]所述第一開(kāi)關(guān)橋臂(I)、第二開(kāi)關(guān)橋臂(2)、第三開(kāi)關(guān)橋臂(3)、第四開(kāi)關(guān)橋臂(4)、第五開(kāi)關(guān)橋臂(5)、第六開(kāi)關(guān)橋臂(6)、濾波輸出電路(20)、第一直流輸入源(Vini)和第二直流輸入源(Vin2)的連接方式采用以下四種方案。
      [0011]方案一:所述第一開(kāi)關(guān)橋臂(I)的正端連接第二開(kāi)關(guān)橋臂(2)的正端、第三開(kāi)關(guān)橋臂(3)的正端和第一直流輸入源(Vinl)的正端,第一開(kāi)關(guān)橋臂(I)的負(fù)端連接第二開(kāi)關(guān)橋臂
      (2)的負(fù)端、第三開(kāi)關(guān)橋臂(3)的負(fù)端和第二直流輸入源(Vin2)的正端,第一開(kāi)關(guān)橋臂(I)的N端連接第四開(kāi)關(guān)橋臂(4)的正端,第二開(kāi)關(guān)橋臂(2)的N端連接第五開(kāi)關(guān)橋臂(5)的正端,第三開(kāi)關(guān)橋臂(3)的N端連接第六開(kāi)關(guān)橋臂(6)的正端,第四開(kāi)關(guān)橋臂(4)的N端連接濾波輸出電路(20)的X端,第五開(kāi)關(guān)橋臂(5)的N端連接濾波輸出電路(20)的Y端,第六開(kāi)關(guān)橋臂(6)的N端連接濾波輸出電路(20)的Z端,第四開(kāi)關(guān)橋臂(4)的負(fù)端連接第五開(kāi)關(guān)橋臂(5)的負(fù)端、第六開(kāi)關(guān)橋臂(6)的負(fù)端、第一直流輸入源(Vinl)的負(fù)端和第二直流輸入源(Vin2)的負(fù)端。
      [0012]方案二:所述第一開(kāi)關(guān)橋臂(I)的正端連接第一直流輸入源(Vinl)的正端、第二直流輸入源(Vin2)的正端、第二開(kāi)關(guān)橋臂(2)的正端和第三開(kāi)關(guān)橋臂(3)的正端,第一開(kāi)關(guān)橋臂
      (I)的N端連接濾波輸出電路(20)的X端,第二開(kāi)關(guān)橋臂(2)的N端連接濾波輸出電路(20)的Y端,第三開(kāi)關(guān)橋臂(3)的N端連接濾波輸出電路(20)的Z端,第一開(kāi)關(guān)橋臂(I)的負(fù)端連接第四開(kāi)關(guān)橋臂(4)的N端,第二開(kāi)關(guān)橋臂(2)的負(fù)端連接第五開(kāi)關(guān)橋臂(5)的N端,第三開(kāi)關(guān)橋臂
      (3)的負(fù)端連接第六開(kāi)關(guān)橋臂(6)的N端,第四開(kāi)關(guān)橋臂(4)的正端連接第五開(kāi)關(guān)橋臂(5)的正端、第六開(kāi)關(guān)橋臂(6)的正端和第二直流輸入源(Vin2)的負(fù)端,第四開(kāi)關(guān)橋臂(4)的負(fù)端連接第五開(kāi)關(guān)橋臂(5)的負(fù)端、第六開(kāi)關(guān)橋臂(6)的負(fù)端和第一直流輸入源(Vinl)的負(fù)端。
      [0013]方案三:所述第一開(kāi)關(guān)橋臂(I)的正端連接第二開(kāi)關(guān)橋臂(2)的正端、第三開(kāi)關(guān)橋臂(3)的正端和第一直流輸入源(Vinl)的正端,第一開(kāi)關(guān)橋臂(I)的負(fù)端連接第二開(kāi)關(guān)橋臂
      (2)的負(fù)端、第三開(kāi)關(guān)橋臂(3)的負(fù)端、第一直流輸入源(Vinl)的負(fù)端和第二直流輸入源(Vin2)的正端,第一開(kāi)關(guān)橋臂(I)的N端連接第四開(kāi)關(guān)橋
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