專利名稱：采用llcl型濾波器的限制反向恢復(fù)電流的準(zhǔn)諧振變流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變流器，尤其涉及采用LLCL型濾波器的限制反向恢復(fù)電流的準(zhǔn)諧振變流器。
背景技術(shù)：
隨著傳統(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(shù)越來越受到人們的關(guān)注。常用的基于PWM調(diào)制技術(shù)的并網(wǎng)變流器會產(chǎn)生大量高次諧波，容易污染公共電網(wǎng)?？紤]到“綠色”電網(wǎng)的要求，變流器裝置與公共電網(wǎng)之間一般要通過一個低通濾波器相連接，防止過量開關(guān)頻率以及倍頻處的電流諧波注入公共電網(wǎng)。對于單相變流器來說，輸出濾波器采用LLCL型濾波器可以達(dá)到最小電感量的目的，LLCL型濾波器是由一主濾波器、輔助濾波器以及一電感和一電容組成的諧振支路組成，它的設(shè)計原理是建立在LCL型濾波器的基礎(chǔ)上，即將傳統(tǒng)LCL濾波器的電容支路改為特定頻率(一般為開關(guān)頻率)的諧 振電路，為主要諧波電流提供旁路通道，從而降低濾波器總電感量。但是僅采用傳統(tǒng)LLCL濾波器后，系統(tǒng)在150 kHz至30 MHz的濾波能力有所下降。在傳統(tǒng)的三相三線制變流器中，為了減小輸出電流失真，多采用三角載波調(diào)制方式。但采用三角載波調(diào)制方式時，LLCL型濾波器需要為變流器產(chǎn)生的諧波電流提供載波頻率和兩倍頻的雙電流旁路通道，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。如果采用鋸齒載波調(diào)制方式，則變流器輸出諧波電流頻率恰好集中在載波頻率處，這時LLCL型濾波器只需要提供單電流旁路通道，此時LLCL型濾波器結(jié)構(gòu)和參數(shù)設(shè)計方法也相對簡單；但是僅采用傳統(tǒng)LLCL濾波器后，系統(tǒng)在150 kHz至30 MHz的濾波能力有所下降。傳統(tǒng)的三相逆變器采用鋸齒載波調(diào)制方式時，輸出電流波形失真嚴(yán)重。在傳統(tǒng)三相變流器供電系統(tǒng)中，由于高耐壓器件相對于低耐壓器件的反向恢復(fù)特性要差很多，且開關(guān)器件多處于硬開通、關(guān)斷狀態(tài)，因而三相DC/AC變流器難以在低成本的前提下提高功率密度。同時，采用限制反向恢復(fù)電流的準(zhǔn)諧振變流器，可控電壓支路的電容耐壓高，成本不宜進(jìn)一步降低。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供采用LLCL型濾波器的限制反向恢復(fù)電流的準(zhǔn)諧振變流器，以降低生產(chǎn)成本，提高工作效率。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案，
采用LLCL型濾波器的限制反向恢復(fù)電流的準(zhǔn)諧振變流器，包括有等效直流電源，等效直流電源的輸出端與升壓變換器的輸入端相連，還包括有可控電容支路及三相輸出變流器，三相輸出變流器兩端與升壓變換器的輸出端連接，可控電容支路一端與三相輸出變流器的正母線端相連接，可控電容支路的另一端與等效直流電源的正輸出端相連接，其特征在于，三相輸出變流器連接有濾波器，三相輸出變流器通過該濾波器與電網(wǎng)或負(fù)載連通；根據(jù)權(quán)利要求I所述的變流器，其特征在于，濾波器包括有三條濾波支路，各濾波支路分別包含有濾波電感組、旁路電容和串聯(lián)諧振電路，濾波電感組由主濾波電感和輔助濾波電感串接形成，旁路電容和串聯(lián)諧振電路從主濾波電感與輔助濾波電感之間引出，串聯(lián)諧振電路由諧振電感和諧振電容串接形成；
在本發(fā)明的一個實施例中，濾波支路之間由旁路電容和串聯(lián)諧振電路各自形成三角形連接結(jié)構(gòu)；
在本發(fā)明的一個實施例中，濾波支路之間由旁路電容和串聯(lián)諧振電路各自形成星形連接結(jié)構(gòu)；
在本發(fā)明的一個實施例中，濾波支路之間由旁路電容形成星形連接結(jié)構(gòu)，串聯(lián)諧振電路形成三角形連接結(jié)構(gòu)；
在本發(fā)明的一個實施例中，濾波支路之間由旁路電容形成三角形連接結(jié)構(gòu)，串聯(lián)諧振電路形成星形連接結(jié)構(gòu)； 可控電容支路由電容和控制開關(guān)串聯(lián)組成，串接在等效電源的正端輸出和三相輸出變流器的正母線之間；
輔助諧振支路由電感和二極管形成，輔助諧振支路與可控電容支路并聯(lián)；
輔助諧振支路、可控電容支路并聯(lián)以及升壓電路中的二極管和電感組成續(xù)流電路可以同時移至等效電源負(fù)端與三相輸出變流器的負(fù)母線之間，但可控開關(guān)以及二極管的導(dǎo)通方向相應(yīng)同時改變；
可控電容支路的開關(guān)管可采用SiC或GaN材料制成的MOSFET器件來代替，以降低導(dǎo)通損耗。本發(fā)明的優(yōu)點在于，該變流器綜合考慮了可再生能源發(fā)電系統(tǒng)在應(yīng)用當(dāng)中遇到的直流電壓輸出范圍大、開關(guān)軟化、變流器輸出濾波等問題，提出一種更為低成本、高效率的變流器拓?fù)?；與傳統(tǒng)限制反向恢復(fù)電流的準(zhǔn)諧振變流器相比，可控電容支路的連接方式發(fā)生變化，可控電容支路的耐壓可以大為降低，從而經(jīng)一步降低成本；變流器采用鋸齒載波調(diào)制方式，輸出電流諧波頻率集中，輸出LLCL型濾波器的結(jié)構(gòu)最為簡單，同時具有更好抑制150 kHz 30 MHz波段諧波電流的能力。


圖I是本發(fā)明提出的變流器實施例之一的結(jié)構(gòu)示意 圖2是實施例之二中濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是實施例之三中濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是實施例之四中濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合圖示與具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。如圖I、圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明提出的變流器包括有等效直流電源1，等效直流電源I的輸出端與升壓變換器2的輸入端相連，還包括有可控電容支路3及三相輸出變流器4，可控電容支路3 —端與等效電源的正端連接，可控電容支路3另一端與三相輸出變流器4的正母線連接，三相輸出變流器4連接有濾波器6，三相輸出變流器4通過濾波器6與電網(wǎng)或負(fù)載連通；濾波器6包括有三條濾波支路，各濾波支路分別包含有濾波電感組、旁路電容和串聯(lián)諧振電路，濾波電感組由主濾波電感和輔助濾波電感串接形成，旁路電容和串聯(lián)諧振電路從主濾波電感與輔助濾波電感之間引出，串聯(lián)諧振電路由諧振電感和諧振電容串接形成，各濾波電感組一端分別與三相輸出變流器的交流輸出端分別相連，各濾波電感組一端分別與三相電源或負(fù)載分別相連；
在圖I所示的實施例中，濾波支路之間由旁路電容和串聯(lián)諧振電路各自形成三角形連接結(jié)構(gòu)；在圖2所示的實施例中，濾波支路之間由旁路電容和串聯(lián)諧振電路各自形成星形連接結(jié)構(gòu)；在圖3所示的實施例中，濾波支路之間由旁路電容形成星形連接結(jié)構(gòu)，串聯(lián)諧振電路形成三角形連接結(jié)構(gòu)；在圖4所示的實施例中，濾波支路之間由旁路電容形成三角形連接結(jié)構(gòu)，串聯(lián)諧振電路形成星形連接結(jié)構(gòu)； 在圖I所示的實施例中，可控電容支路由電容和控制開關(guān)串聯(lián)組成，串接在等效電源的正端輸出和三相輸出變流器的正母線之間；
輔助諧振支路由電感和二極管形成，輔助諧振支路與可控電容支路并聯(lián)；
輔助諧振支路、可控電容支路并聯(lián)以及升壓電路中的二極管和電感組成續(xù)流電路可以同時移至等效電源負(fù)端與三相輸出變流器的負(fù)母線之間，但可控開關(guān)以及二極管的導(dǎo)通方向相應(yīng)同時改變；
可控電容支路的開關(guān)管可采用SiC或GaN材料制成的MOSFET器件來代替，以降低導(dǎo)通損耗。該變流器綜合考慮了可再生能源發(fā)電系統(tǒng)在應(yīng)用當(dāng)中遇到的直流電壓輸出范圍大、開關(guān)軟化、變流器輸出濾波等問題，提出一種更為低成本、高效率的變流器拓?fù)?；與傳統(tǒng)兩級式限制反向恢復(fù)電流的準(zhǔn)諧振變流器相比，可控電容支路的連接方式發(fā)生了變化，直流電容的耐壓降低，進(jìn)一步減少了成本；變流器采用鋸齒載波調(diào)制方式，輸出電流諧波頻率集中，輸出改進(jìn)LLCL型濾波器的結(jié)構(gòu)最為簡單，同時具有更好抑制150 kHz 30 MHz波段諧波電流的能力。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)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(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求
1.采用LLCL型濾波器的限制反向恢復(fù)電流的準(zhǔn)諧振變流器，包括有等效直流電源，等效直流電源的輸出端與升壓變換器的輸入端相連，還包括有可控電容支路及三相輸出變流器，三相輸出變流器兩端與升壓變換器的輸出端連接，可控電容支路一端與三相輸出變流器的正母線端相連接，可控電容支路的另一端與等效直流電源的正輸出端相連接，其特征在于，三相輸出變流器連接有濾波器，三相輸出變流器通過該濾波器與電網(wǎng)或負(fù)載連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變流器，其特征在于，濾波器包括有三條濾波支路，各濾波支路分別包含有濾波電感組、旁路電容和串聯(lián)諧振電路，濾波電感組由主濾波電感和輔助濾波電感串接形成，旁路電容和串聯(lián)諧振電路從主濾波電感與輔助濾波電感之間引出，串聯(lián)諧振電路由諧振電感和諧振電容串接形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變流器，其特征在于，濾波支路之間由旁路電容和串聯(lián)諧振電路各自形成三角形連接結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變流器，其特征在于，濾波支路之間由旁路電容和串聯(lián)諧振電路各自形成星形連接結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變流器，其特征在于，濾波支路之間由旁路電容形成星形連接結(jié)構(gòu)，串聯(lián)諧振電路形成三角形連接結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變流器，其特征在于，濾波支路之間由旁路電容形成三角形連接結(jié)構(gòu)，串聯(lián)諧振電路形成星形連接結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變流器，其特征在于，可控電容支路由電容和控制開關(guān)串聯(lián)組成，串接在等效電源的正端輸出和三相輸出變流器的正母線之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變流器，其特征在于，輔助諧振支路由電感和二極管形成，輔助諧振支路與可控電容支路并聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變流器，其特征在于，輔助諧振支路、可控電容支路并聯(lián)以及升壓電路中的二極管和電感組成續(xù)流電路可以同時移至等效電源負(fù)端與三相輸出變流器的負(fù)母線之間，但可控開關(guān)以及二極管的導(dǎo)通方向相應(yīng)同時改變。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變流器，其特征在于，可控電容支路的開關(guān)管可采用SiC或GaN材料制成的MOSFET器件來代替，以降低導(dǎo)通損耗。
全文摘要
本發(fā)明提出一種采用LLCL型濾波器的限制反向恢復(fù)電流的準(zhǔn)諧振變流器，包括有等效直流電源，等效直流電源的輸出端與升壓變換器的輸入端相連，還包括有可控電容支路及三相輸出變流器，三相輸出變流器兩端與升壓變換器的輸出端連接，可控電容支路一端與三相輸出變流器的正母線端相連接，可控電容支路的另一端與等效直流電源的正輸出端相連接，三相輸出變流器連接有濾波器，三相輸出變流器通過該濾波器與電網(wǎng)或負(fù)載連通；該變流器綜合考慮了可再生能源發(fā)電系統(tǒng)在應(yīng)用當(dāng)中遇到的直流電壓輸出范圍大、開關(guān)軟化、變流器輸出濾波等問題，可控電容支路的連接方式發(fā)生變化，可控電容支路的耐壓可以大為降低，從而經(jīng)一步降低成本。
文檔編號H02M7/523GK102801292SQ20121029389
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者吳衛(wèi)民, 孫運(yùn)杰, 林哲 申請人:上海海事大學(xué)