專利名稱：限制反向恢復電流的變流器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種DC/AC變流器，特別涉及一種限制反向恢復電流的高功 率密度輸出的DC/AC變流器。
背景技術：
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隨著社會發(fā)展，傳統(tǒng)能源日益緊張，新型清潔能源(如太陽能、燃料電池) 發(fā)電技術越來越受到人們的關注。由于可再生能源等效直流輸出電壓可能在很 大范圍內(nèi)變化，并網(wǎng)發(fā)電時就需要高效的DC/AC變流器進行直流/交流電壓變 換。
目前，DC/AC變流器主要包括兩類
1、 隔離型DC/AC變流器。這種隔離型DC/AC變流器輸入端與輸出端電 氣不相通，通過脈沖變壓器的磁耦合方式傳遞能量，輸入輸出完全電氣隔離， 其優(yōu)點在于能實現(xiàn)電網(wǎng)和發(fā)電源的電器隔離，因而系統(tǒng)安全性好；通過設計變 壓器的變化比較容易實現(xiàn)電壓變換，因而控制相對簡單。但是由于全部功率要 通過變壓器，因而系統(tǒng)的效率相對降低。
2、 非隔離型DC/AC變流器。這種非隔離型DC/AC變流器輸入端與輸出 端電氣相通，沒有隔離，主要采用BOOST型電路來實現(xiàn)直流電壓調(diào)整，電路 結構簡單，相對于隔離型DC/AC變流器的效率相對較高。但是在三相輸出供 電系統(tǒng)中，由于高耐壓器件相對于低耐壓器件的反向恢復特性要差很多，因而 非隔離型三相DC/AC變流器難以在低成本的前提下提高功率密度；而如果采 用多電平拓撲結構，控制的復雜性增加，裝置的可靠性下降。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有三相DC/AC變流器控制中所存在的不足，而提供一 種成本低，可靠性高，功率密度高的限制反向恢復電流的三相DC/AC變流器。 為了達到上述目的，本發(fā)明所提供的限制反向恢復電流的變流器，主要包
括等效直流電源、升壓變換器、可控電容支路、三相輸出變流器；所述等效直 流電源的正負輸出端分別與升壓變換器的直流輸入正負兩端連接；所述升壓變 換器的直流輸出正端和可控電容支路的一端以及三相輸出變流器的正母線端 連接；升壓變換器的直流輸出負端和可控電容支路的另一端以及三相輸出變流 器的負母線端連接；所述三相輸出變流器的三相交流端分別與三相負載或三相 電網(wǎng)相接提供電能。
所述可控電容支路的控制開關的反向恢復特性優(yōu)于所述升壓變換器的二 極管的反向恢復特性，從而能降低升壓變換器的工作損耗，提高升壓變換器的 工作頻率。
所述可控電容支路的控制開關的反向恢復特性優(yōu)于所述三相輸出變流器 一個開關管的反向恢復特性，從而能降低三相輸出變流器的換流損耗，提高三 相輸出變流器的工作頻率。
所述三相輸出變流器可為由慢速IGBT器件或普通MOSFET組成的逆變器。
所述三相輸出變流器也可為由不同類型的開關器件組合而成的逆變器。 所述三相輸出變流器中至少有一個開關器件的反向恢復特性比所述可控
電容支路的控制開關的反向恢復特性差，從而能提高三相輸出變流器的性價比。
所述可控電容支路的控制開關和電容的物理位置可以互換。 所述升壓變換器的升壓控制開關的開通必須在所述可控電容支路的控制
開關開關管關斷期間進行，從而最大程度降低升壓控制開關的開通損耗。
根據(jù)上述技術方案得到的限制反向恢復電流的三相DC/AC變流器的控制
能夠達到下述優(yōu)點
1、 通過所述的可控電容支路開關控制可以實現(xiàn)對所述的輸出變流器和升 壓變換器的所有開關管進行反向恢復電流限制，同時所述的可控電容支路開關 管容量相對于其他開關管可以很小，這樣在低成本前提下，提高了整個變流器 的功率密度和效率。
2、 相對于傳統(tǒng)多電平變流器方案，控制簡單，器件的利用率得到提高， 裝置的可靠性得到提高。3、通過所述的電路中的各個器件反向特性限制和規(guī)定能夠很好的降低器件 的損耗、提高器件的工作頻率和器件的性價比。
以下結合附圖和具體實施方式
來進一步說明本發(fā)明。 圖l為本發(fā)明的電路原理圖
具體實施例方式
為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解， 下面結合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。
根據(jù)
圖1，本發(fā)明所述限制反向恢復電流的三相DC/AC變流器包括等效 直流電源l、升壓變換器2、可控電容支路3、三相輸出變流器4。圖上所顯示 出的等效直流電源1的輸出電壓經(jīng)過升壓變換器2饋送至可控電容支路3兩端 以及三相輸出變流器4直流母線的兩端，經(jīng)輸出三相變流器變換后，產(chǎn)生相應 的交流電壓，將電能提供給負載或直接饋送至電網(wǎng)。
具體連接如圖1，等效直流電源1的正負輸出端分別與升壓變換器2的直 流輸入正負兩端連接在一起；升壓變換器2的直流輸出正端和可控電容支路3 的一端以及輸出變流器4的正母線端連接在一起；升壓變換器2的直流輸出負 端和可控電容支路3的另一端以及三相輸出變流器4的負母線端連接在一起； 三相輸出變流器4的三相交流端分別與三相負載或三相電網(wǎng)相接提供電能。
升壓變換器2包括電感L、 二極管VD8以及開關管VT8，升壓變換器2 起到直流電壓調(diào)整的作用。
可控電容支路3包括平波電容C和由二極管VD7與開關管VT7組合而成 的復合控制開關，其中可控電容支路3的控制開關和電容的連接位置可以互換， 可控電容支路3起到控制升壓變換器和輸出變流器各個開關反向恢復電流作 用。為了能降低升壓變換器2的工作損耗，提高升壓變換器2的工作頻率，可 控電容支路3的控制開關的反向恢復特性優(yōu)于所述升壓變換器的二極管VD8 的反向恢復特性；為了能降低三相輸出變流器4的換流損耗，提高三相輸出變 流器4的工作頻率，可控電容支路3的控制開關的反向恢復特性優(yōu)于三相輸出 變流器4一個開關管的反向恢復特性。
三相輸出變流器4將直流電壓變換成相應的三相交流電能提供給電網(wǎng)或負 載。本發(fā)明中三相輸出變流器4中至少有一個開關器件的反向恢復特性比可控 電容支路3的控制開關的反向恢復特性差，這樣從而能提高三相輸出變流器的 性價比。
整個裝置在運行時升壓變換器2的升壓控制開關其開通必有在所述可控電 容支路3的控制開關開關管VT7關斷期間進行，這樣能夠最大程度降低升壓 控制開關的開通損耗。
本發(fā)明中升壓變換器2中的升壓電感串在正直流母線上，同時其也可以串 在負直流母線上，其中器件可以是金屬氧化物半導體場效應管MOSFET、絕緣 柵雙極晶體管IGBT或其他可控器件。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè) 的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中 描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明 還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本 發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1、限制反向恢復電流的變流器，主要包括等效直流電源、升壓變換器、可控電容支路、三相輸出變流器；其特征在于，所述等效直流電源的正負輸出端分別與升壓變換器的直流輸入正負兩端分別連接；所述升壓變換器的直流輸出正端和可控電容支路的一端以及三相輸出變流器的正母線端連接在一起；升壓變換器的直流輸出負端和可控電容支路的另一端以及三相輸出變流器的負母線端連接在一起；三相輸出變流器的三相交流端分別與三相負載或三相電網(wǎng)分別相接提供電能。
2、 根據(jù)權利要求1所述的限制反向恢復電流的變流器，其特征在于，所 述可控電容支路的控制開關的反向恢復特性優(yōu)于所述升壓變換器的二極管的 反向恢復特性。
3、 根據(jù)權利要求1所述的限制反向恢復電流的變流器，其特征在于，所 述可控電容支路的控制開關的反向恢復特性優(yōu)于所述三相輸出變流器一個開 關管的反向恢復特性。
4、 根據(jù)權利要求1所述的限制反向恢復電流的變流器，其特征在于，所 述三相輸出變流器可為由慢速IGBT器件或普通MOSFET組成的逆變器。
5、 根據(jù)權利要求1所述的限制反向恢復電流的變流器，其特征在于，所 述三相輸出變流器為由不同類型的開關器件組合而成的逆變器。
6、 根據(jù)權利要求1所述的限制反向恢復電流的變流器，其特征在于，所 述三相輸出變流器中至少有一個開關器件的反向恢復特性比所述可控電容支 路的控制開關的反向恢復特性差。
7、 根據(jù)權利要求1所述的限制反向恢復電流的變流器，其特征在于，所 述可控電容支路的控制開關和電容的物理位置可以互換。
8、 根據(jù)權利要求1所述的限制反向恢復電流的變流器，其特征在于，所 述升壓變換器的升壓控制開關的開通必須在所述可控電容支路的控制開關開 關管關斷期間進行。
全文摘要
本發(fā)明公開了限制反向恢復電流的變流器，主要包括等效直流電源、升壓變換器、可控電容支路、三相輸出變流器；所述等效直流電源的正負輸出端分別與升壓變換器的直流輸入正負兩端連接；所述升壓變換器的直流輸出正端和可控電容支路的一端以及三相輸出變流器的正母線端連接；升壓變換器的直流輸出負端和可控電容支路的另一端以及三相輸出變流器的負母線端連接；三相輸出變流器的三相交流端分別與三相負載或三相電網(wǎng)相接提供電能。本發(fā)明相對于傳統(tǒng)多電平變流器方案，控制簡單，器件的利用率得到提高，裝置的可靠性得到提高。
文檔編號H02M7/48GK101345489SQ20081003433
公開日2009年1月14日 申請日期2008年3月6日 優(yōu)先權日2008年3月6日
發(fā)明者吳衛(wèi)民 申請人:上海海事大學