高頻隔離型升壓式三電平逆變器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種高頻隔離型升壓式三電平逆變器，由依次連接的輸入直流電源單元、輸入濾波器、高頻逆變器、高頻變壓器、周波變換器、輸出分壓電容、輸出交流負(fù)載、高頻電氣隔離反激式變換器構(gòu)成，輸入直流電源單元包括輸入直流電源，輸入直流電源與輸入濾波器的一端連接，輸入濾波器的另一端與高頻逆變器的一端連接，高頻逆變器的另一端與高頻變壓器的初級(jí)繞組連接，高頻變壓器的次級(jí)繞組與周波變換器的輸入端連接，周波變換器的輸出端與輸出分壓電容的輸入端連接，輸出分壓電容的輸出端與輸出交流負(fù)載連接，輸出交流負(fù)載與輸入直流電源單元之間聯(lián)接高頻電氣隔離反激式變換器。
【專利說(shuō)明】高頻隔離型升壓式三電平逆變器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電力電子變換【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種新型高頻隔離型升壓式三電平逆變器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國(guó)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-交和直-交-直變換器，而對(duì)于多電平直-交變換器的研究則非常少，且僅僅局限于非隔離式、低頻或中頻隔離式直-交型多電平直一交變換器、而對(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。
[0003]多電平逆變器主要有三類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):⑴二極管箝位型逆變器、⑵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具有適用與高輸入電壓大功率逆變器場(chǎng)合的優(yōu)點(diǎn):具有獨(dú)立直流電源的級(jí)聯(lián)型多電平逆變器具有適用于低輸入、高輸出電壓大功率逆變場(chǎng)合的優(yōu)點(diǎn)。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(wú)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。
[0004]高頻環(huán)節(jié)逆變技術(shù)用高頻變壓器代替了低頻環(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。高頻鏈轉(zhuǎn)換器是一種靈活多變的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其共同點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)的形式緊湊，功率密度高，相應(yīng)速度快。另外，系統(tǒng)可工作在20kH以上，無(wú)音頻噪音，濾波相對(duì)容易，并且功率可達(dá)kff以上。因此，無(wú)論在恒壓恒頻領(lǐng)域，還是在調(diào)壓調(diào)頻領(lǐng)域都有很大的實(shí)用價(jià)值，它是未來(lái)繼續(xù)研究發(fā)展的一個(gè)重要課題。
[0005]迄今為止,人們對(duì)buck、buck-boost型高頻環(huán)節(jié)DC-AC變換器的研究已經(jīng)取得了顯著的成果，但是buck、buck-boost型高頻環(huán)節(jié)DC-AC變換器存在輸入電流紋波大、負(fù)載短路時(shí)可靠性低(buck型)，輸出容量小(buck-boost)等缺陷。對(duì)Boost型變換器的研究,主要集中在Boost型DC-DC、AC-AC、AC-DC變換器，包括非電氣隔離式和電氣隔離式，對(duì)Boost型三電平變換器的研究主要集中在無(wú)隔離變壓器型，而對(duì)于帶隔離變壓器的Boost型三電平變換器特別是帶隔離變壓器的Boost型三電平逆變器的研究還很少。為了構(gòu)成系統(tǒng)、完整的高頻環(huán)節(jié)逆變技術(shù)理論，有必要尋求和深入研究新型高頻隔離型升壓式三電平逆變器。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型目的在于提供一種高頻隔離型升壓式三電平逆變器，具有功率變換級(jí)數(shù)少、功率開(kāi)關(guān)器件少、輸入紋波小、功率開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力低、雙向功率流、高頻電氣隔離、輸出濾波器前端電壓頻譜特性好的特性。
[0007]為達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0008]一種高頻隔離型升壓式三電平逆變器，由依次連接的輸入直流電源單元、輸入濾波器、高頻逆變器、高頻變壓器、周波變換器、輸出分壓電容、輸出交流負(fù)載、高頻電氣隔離反激式變換器構(gòu)成，其中，輸入直流電源單元包括輸入直流電源，輸入直流電源與輸入濾波器的一端連接，輸入濾波器的另一端與高頻逆變器的一端連接，高頻逆變器的另一端與高頻變壓器的初級(jí)繞組連接，高頻變壓器的次級(jí)繞組與周波變換器的輸入端連接，周波變換器的輸出端與輸出分壓電容的輸入端連接，輸出分壓電容的輸出端與輸出交流負(fù)載連接，輸出交流負(fù)載與輸入直流電源單元之間聯(lián)接高頻電氣隔離反激式變換器。
[0009]進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述輸入濾波器包括輸入濾波電感和輸入濾波電容，其中，輸入直流電源的參考正極與輸入濾波電感的一端連接，輸入濾波電感的另一端分別與輸入濾波電容的正極和升壓電感的一端連接，輸入濾波電容的負(fù)極與輸入直流電源的參考負(fù)極連接;
[0010]所述高頻變壓器包括第一原邊繞組、第二原邊繞組和第三副邊繞組、第四副邊繞組；
[0011]所述的高頻逆變器包括升壓電感、第一功率開(kāi)關(guān)管及第一二極管，第二功率開(kāi)關(guān)管及第二二極管，第三功率開(kāi)關(guān)管及第三二極管，第四功率開(kāi)關(guān)管及第四二極管，其中:
[0012]第一功率開(kāi)關(guān)管的漏極分別和升壓電感的另一端以及第二功率開(kāi)關(guān)管的漏極相連，第一功率開(kāi)關(guān)管的源極與第三功率開(kāi)關(guān)管的漏極連接，第二功率開(kāi)關(guān)管的源極與第一原邊繞組的非同名端連接，第一原邊繞組的同名端與第二原邊繞組的同名端連接后與第一功率開(kāi)關(guān)管的源極和第三功率開(kāi)關(guān)管的漏極連接，第三功率開(kāi)關(guān)管的源極與第四功率開(kāi)關(guān)管的源極連接后與輸入濾波器的負(fù)極連接，再與輸入直流電源的負(fù)極連接，第四功率開(kāi)關(guān)管的漏極與第二原邊繞組的非同名端連接，第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管分別反并聯(lián)于第一功率開(kāi)關(guān)管、第二功率開(kāi)關(guān)管、第三功率開(kāi)關(guān)管、第四功率開(kāi)關(guān)管的兩端，即第一二極管的陰極與第一功率開(kāi)關(guān)管的漏極連接，第一二極管的陽(yáng)極與第一功率開(kāi)關(guān)管的源極連接，第二二極管的陰極與第二功率開(kāi)關(guān)管的漏極連接，第二二極管的陽(yáng)極與第二功率開(kāi)關(guān)管的源極連接，第三二極管的陰極與第三功率開(kāi)關(guān)管的漏極連接，第三二極管的陽(yáng)極與第三功率開(kāi)關(guān)管的源極連接，第四二極管的陰極與第四功率開(kāi)關(guān)管的漏極連接，第四二極管的陽(yáng)極與第四功率開(kāi)關(guān)管的源極連接；
[0013]所述高頻變壓器的第一原邊繞組的非同名端與第二功率開(kāi)關(guān)管的源極連接，第一原邊繞組的同名端與第二原邊繞組的同名端連接后與第三功率開(kāi)關(guān)管的漏極、第一功率開(kāi)關(guān)管的源極連接，第二原邊繞組的非同名端與第四功率開(kāi)關(guān)管的漏極連接；高頻變壓器的第三副邊繞組的同名端與第五功率開(kāi)關(guān)管的漏極連接，第三副邊繞組的非同名端與第四副邊繞組的非同名端連接，第四副邊繞組的同名端與第七功率開(kāi)關(guān)管的漏極連接；
[0014]所述周波變換器包括第一四象限功率開(kāi)關(guān)管、第二四象限功率開(kāi)關(guān)管，高頻變壓器的第三副邊繞組的同名端與所述周波變換器的第五功率開(kāi)關(guān)管的漏極、第五二極管的陰極連接在一起，第五功率開(kāi)關(guān)管的源極、第五二極管的陽(yáng)極、第六功率開(kāi)關(guān)管的源極、第六二極管的陽(yáng)極連接在一起，高頻變壓器的第四副邊繞組的同名端與第七功率開(kāi)關(guān)管的漏極和第七二極管的陰極連接，第七功率開(kāi)關(guān)管的源極、第七二極管的陽(yáng)極、第八功率開(kāi)關(guān)管的源極、第八二極管的陽(yáng)極連接在一起，第六功率開(kāi)關(guān)管的漏極與第一分壓電容的正極連接，第一分壓電容的負(fù)極與第二分壓電容的正極連接后與第三副邊繞組的非同名端和第四副邊繞組的非同名端連接，第八功率開(kāi)關(guān)管的漏極與第二分壓電容的負(fù)極連接，第五功率開(kāi)關(guān)管、第六功率開(kāi)關(guān)管、第五二極管、第六二極管構(gòu)成第一四象限功率開(kāi)關(guān)管，第七功率開(kāi)關(guān)管、第八功率開(kāi)關(guān)管、第七二極管、第八二極管構(gòu)成第二四象限功率開(kāi)關(guān)管，第一四象限功率開(kāi)關(guān)管、第二四象限功率開(kāi)關(guān)管二個(gè)四象限功率開(kāi)關(guān)管構(gòu)成所述周波變換器；
[0015]所述輸出分壓電容包括第一分壓電容和第二分壓電容，其中，第一分壓電容的正極與周波變換器中的第六功率開(kāi)關(guān)管的漏極、第六二極管的陰極連接，第一分壓電容的負(fù)極與第二分壓電容的正極和第三副邊繞組的非同名端連接，第二分壓電容的負(fù)極與第八功率開(kāi)關(guān)管的漏極和第八二極管的陰極連接；
[0016]所述輸出交流負(fù)載包括交流負(fù)載，交流負(fù)載的兩端分別與第一分壓電容的正極和第二分壓電容的負(fù)極連接；
[0017]所述高頻電氣隔離反激式變換器為能量回饋電路，其包括第九功率開(kāi)關(guān)管，第九二極管，第十功率開(kāi)關(guān)管，第十二極管，第十一功率開(kāi)關(guān)管，第十一二極管，第十二二極管，反激式變壓器，第十三功率開(kāi)關(guān)管，第十三二極管，第十四功率開(kāi)關(guān)管，第十四二極管，其中:第九功率開(kāi)關(guān)管的源極與第九二極管的陽(yáng)極連接，第九功率開(kāi)關(guān)管的漏極與第九二極管的陰極和第十一二極管的陰極連接，第十一二極管的陽(yáng)極與反激式變壓器第五原邊繞組的非同名端連接，第十功率開(kāi)關(guān)管的源極與第十二極管的陽(yáng)極連接，第十功率開(kāi)關(guān)管的漏極與第十二極管的陰極和第十二二極管的陰極連接，第十二二極管的陽(yáng)極與反激式變壓器第六原邊繞組的同名端連接，第九功率開(kāi)關(guān)管的源極與第十功率開(kāi)關(guān)管的源極連接后與輸入直流電源的正極連接，反激式變壓器第五原邊繞組的同名端與第六原邊繞組的非同名端連接后輸入直流電源的負(fù)極連接，反激式變壓器的第七副邊繞組的同名端與第一分壓電容的正極連接，反激式變壓器的非同名端與第十三功率開(kāi)關(guān)管的漏極、第十三二極管的陰極連接，第十三功率開(kāi)關(guān)管的源極、第十三二極管的陽(yáng)極、第十四功率開(kāi)關(guān)管的源極、第十四二極管的陽(yáng)極連接在一起，第十四功率開(kāi)關(guān)管的漏極與第十四二極管的陰極連接后與第二分壓電容的負(fù)極連接在一起。
[0018]由以上本實(shí)用新型的技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0019](I)新型高頻隔離型升壓式三電平逆變器與傳統(tǒng)Boost型逆變器相比較，輸入三電平周波變換器開(kāi)關(guān)管承受的最大電壓應(yīng)力為二分之一輸出電壓，輸出周波變換器的開(kāi)關(guān)管承受的最大應(yīng)力為輸出電壓，降低了功率開(kāi)關(guān)的電壓應(yīng)力。
[0020](2)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。
[0021](3)與傳統(tǒng)的多電平逆變器相比，該逆變器電路拓?fù)浜?jiǎn)潔、減少了功率變換級(jí)數(shù)、并可實(shí)現(xiàn)功率的雙向流動(dòng)。
[0022](4)在輸出負(fù)載與輸入電源之間增設(shè)高頻電氣隔離反激式變換器能量回饋電路，確保正弦波輸出波形質(zhì)量，解決了輸出濾波電容和負(fù)載無(wú)功能量的去向問(wèn)題。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施方式高頻隔離型升壓式三電平逆變器的電路拓?fù)鋱D。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了更了解本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實(shí)施例并配合所附圖式說(shuō)明如下。
[0025]如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的較優(yōu)實(shí)施例，高頻隔離型升壓式三電平逆變器，由依次連接的輸入直流電源單元1、輸入濾波器2、高頻逆變器3、高頻變壓器4、周波變換器5、輸出分壓電容6和輸出交流負(fù)載7、高頻電氣隔離反激式變換器8構(gòu)成，輸入直流電源單元I與輸入濾波器2的一端連接，輸入濾波器2的另一端與高頻逆變器3的一端連接，高頻逆變器3的另一端與高頻變壓器4的初級(jí)繞組連接，高頻變壓器4的次級(jí)繞組與周波變換器5的輸入端連接，周波變換器5的輸出端與輸出分壓電容6的輸入端連接,輸出分壓電容6的輸出端與輸出交流負(fù)載7連接，輸出交流負(fù)載7與輸入直流電源單元I之間聯(lián)接高頻電氣隔離反激式變換器8。
[0026]結(jié)合圖1所示，所述的輸入濾波器2包括輸入濾波電感Li和輸入濾波電容Ci，其中，輸入直流電源Ui的參考正極與輸入濾波電感Li的一端連接,輸入濾波電感Li的另一端分別與輸入濾波電容Ci的正極和升壓電感L的一端連接,輸入濾波電容Ci的負(fù)極與輸入直流電源Ui的參考負(fù)極連接。
[0027]所述高頻變壓器4，如圖1所示，該所述高頻變壓器4由一個(gè)高頻變壓器Tl構(gòu)成，其包括第一原邊繞組N1、第二原邊繞組N2和第三副邊繞組N3、第四副邊繞組N4。
[0028]所述的高頻逆變器3包括升壓電感L、第一功率開(kāi)關(guān)管SI及第一二極管D1，第二功率開(kāi)關(guān)管S2及第二二極管D2，第三功率開(kāi)關(guān)管S3及第三二極管D3，第四功率開(kāi)關(guān)管S4及第四二極管D4，其中:
[0029]第一功率開(kāi)關(guān)管SI的漏極分別和升壓電感L的另一端以及第二功率開(kāi)關(guān)管S2的漏極相連，第一功率開(kāi)關(guān)管SI的源極與第三功率開(kāi)關(guān)管S3的漏極連接,第二功率開(kāi)關(guān)管S2的源極與第一原邊繞組NI的非同名端連接，第一原邊繞組NI的同名端與第二原邊繞組N2的同名端連接后與第一功率開(kāi)關(guān)管SI的源極和第三功率開(kāi)關(guān)管S3的漏極連接，第三功率開(kāi)關(guān)管S3的源極與第四功率開(kāi)關(guān)管S4的源極連接后與輸入濾波器2的負(fù)極連接，再與輸入直流電源Ui的負(fù)極連接，第四功率開(kāi)關(guān)管的漏極與第二原邊繞組N2的非同名端連接，第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4分別反并聯(lián)于第一功率開(kāi)關(guān)管S1、第二功率開(kāi)關(guān)管S2、第三功率開(kāi)關(guān)管S3、第四功率開(kāi)關(guān)管S4的兩端，即第一二極管的陰極Dl與第一功率開(kāi)關(guān)管SI的漏極連接，第一二極管Dl的陽(yáng)極與第一功率開(kāi)關(guān)管SI的源極連接，第二二極管D2的陰極與第二功率開(kāi)關(guān)管S2的漏極連接，第二二極管D2的陽(yáng)極與第二功率開(kāi)關(guān)管S2的源極連接，第三二極管D3的陰極與第三功率開(kāi)關(guān)管S3的漏極連接，第三二極管D3的陽(yáng)極與第三功率開(kāi)關(guān)管S3的源極連接，第四二極管D4的陰極與第四功率開(kāi)關(guān)管S4的漏極連接，第四二極管D4的陽(yáng)極與第四功率開(kāi)關(guān)管S4的源極連接；
[0030]所述高頻變壓器4的第一原邊繞組NI的非同名端與第二功率開(kāi)關(guān)管S2的源極連接，第一原邊繞組NI的同名端與第二原邊繞組N2的同名端連接后與第三功率開(kāi)關(guān)管S3的漏極、第一功率開(kāi)關(guān)管SI的源極連接，第二原邊繞組N2的非同名端與第四功率開(kāi)關(guān)管S4的漏極連接；高頻變壓器4的第三副邊繞組N3的同名端與第五功率開(kāi)關(guān)管S5的漏極連接，第三副邊繞組N3的非同名端與第四副邊繞組N4的非同名端連接，第四副邊繞組N4的同名端與第七功率開(kāi)關(guān)管S7的漏極連接。
[0031]所述周波變換器5包括第一四象限功率開(kāi)關(guān)管SA、第二四象限功率開(kāi)關(guān)管SB，高頻變壓器4的第三副邊繞組N3的同名端與所述周波變換器5的第五功率開(kāi)關(guān)管S5的漏極、第五二極管D5的陰極連接在一起，第五功率開(kāi)關(guān)管S5的源極、第五二極管D5的陽(yáng)極、第六功率開(kāi)關(guān)管S6的源極、第六二極管D6的陽(yáng)極連接在一起，高頻變壓器4的第四副邊繞組N4的同名端與第七功率開(kāi)關(guān)管S7的漏極和第七二極管D7的陰極連接，第七功率開(kāi)關(guān)管S7的源極、第七二極管D7的陽(yáng)極、第八功率開(kāi)關(guān)管S8的源極、第八二極管D8的陽(yáng)極連接在一起，第六功率開(kāi)關(guān)管S6的漏極與第一分壓電容Cl的正極連接，第一分壓電容Cl的負(fù)極與第二分壓電容C2的正極連接后與第三副邊繞組N3的非同名端和第四副邊繞組N4的非同名端連接，第八功率開(kāi)關(guān)管S8的漏極與第二分壓電容C2的負(fù)極連接，第五功率開(kāi)關(guān)管S5、第六功率開(kāi)關(guān)管S6、第五二極管D5、第六二極管D6構(gòu)成第一四象限功率開(kāi)關(guān)管SA，第七功率開(kāi)關(guān)管S7、第八功率開(kāi)關(guān)管S8、第七二極管D7、第八二極管D8構(gòu)成第二四象限功率開(kāi)關(guān)管SB，第一四象限功率開(kāi)關(guān)管SA、第二四象限功率開(kāi)關(guān)管SB 二個(gè)四象限功率開(kāi)關(guān)管構(gòu)成所述周波變換器。
[0032]所述輸出分壓電容6包括第一分壓電容Cl和第二分壓電容C2,其中,第一分壓電容Cl的正極與周波變換器5中的第六功率開(kāi)關(guān)管S6的漏極、第六二極管D6的陰極連接，第一分壓電容Cl的負(fù)極與第二分壓電容C2的正極和第三副邊繞組N3的非同名端連接，第二分壓電容C2的負(fù)極與第八功率開(kāi)關(guān)管S8的漏極和第八二極管D8的陰極連接。
[0033]所述輸出交流負(fù)載7包括交流負(fù)載交流負(fù)載\的兩端分別與第一分壓電容Cl的正極和第二分壓電容C2的負(fù)極連接。
[0034]所述高頻電氣隔離反激式變換器8為能量回饋電路，其包括第九功率開(kāi)關(guān)管S9，第九二極管D9，第十功率開(kāi)關(guān)管S10，第十二極管D10，第十一功率開(kāi)關(guān)管S11，第十一二極管Dl I，第十二二極管D12，反激式變壓器T2，第十三功率開(kāi)關(guān)管S13，第十三二極管D13，第十四功率開(kāi)關(guān)管S14，第十四二極管D14，其中:第九功率開(kāi)關(guān)管S9的源極與第九二極管D9的陽(yáng)極連接，第九功率開(kāi)關(guān)管S9的漏極與第九二極管D9的陰極和第十一二極管Dll的陰極連接，第十一二極管Dll的陽(yáng)極與反激式變壓器T2第五原邊繞組N5的非同名端連接，第十功率開(kāi)關(guān)管SlO的源極與第十二極管DlO的陽(yáng)極連接，第十功率開(kāi)關(guān)管SlO的漏極與第十二極管DlO的陰極和第十二二極管D12的陰極連接，第十二二極管D12的陽(yáng)極與反激式變壓器T2第六原邊繞組N6的同名端連接，第九功率開(kāi)關(guān)管S9的源極與第十功率開(kāi)關(guān)管SlO的源極連接后與輸入直流電源Ui的正極連接，反激式變壓器T2第五原邊繞組N5的同名端與第六原邊繞組N6的非同名端連接后輸入直流電源Ui的負(fù)極連接，反激式變壓器T2的第七副邊繞組N7的同名端與第一分壓電容Cl的正極連接，反激式變壓器T2的非同名端與第十三功率開(kāi)關(guān)管S13的漏極、第十三二極管D13的陰極連接，第十三功率開(kāi)關(guān)管S13的源極、第十三二極管D13的陽(yáng)極、第十四功率開(kāi)關(guān)管S14的源極、第十四二極管D14的陽(yáng)極連接在一起，第十四功率開(kāi)關(guān)管S14的漏極與第十四二極管D14的陰極連接后與第二分壓電容C2的負(fù)極連接在一起。
[0035]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0036]結(jié)合附圖1，本實(shí)施例提出的高頻隔離型升壓式三電平逆變器，由依次連接的輸入直流電源單元1、輸入濾波器2、高頻逆變器3、高頻變壓器4、周波變換器5、輸出分壓電容6和輸出交流負(fù)載7、高頻電氣隔離反激式變換器8構(gòu)成，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Ui向交流負(fù)載A傳遞功率時(shí)，輸出濾波電容Cl、C2足夠大且可以均分輸出電壓，可以看作兩個(gè)電壓有效值為％/2的電壓源，使得輸入周波變換器的功率開(kāi)關(guān)管承受的最大電壓應(yīng)力為％/2，輸出周波變換器的功率開(kāi)關(guān)管承受的電壓應(yīng)力為0、％/2、％三種電壓，由于Boost型變換器只能升壓不能降壓，所以無(wú)法得到輸出電壓下降且絕對(duì)值IuciKUiN2ZiN1期間的輸出正弦波形，為了確保該期間正弦輸出波形質(zhì)量，解決輸出濾波電容和負(fù)載無(wú)功能量的去向問(wèn)題，在輸出負(fù)載與輸入電源之間加入了高頻電氣隔離反激式變換器能量反饋電路。Boost電路和反激式能量回饋電路分時(shí)工作，通過(guò)檢測(cè)輸出電壓或誤差電壓的極性來(lái)決定，輸出電壓反饋信號(hào)的絕對(duì)值與基準(zhǔn)正弦信號(hào)的絕對(duì)值比較，經(jīng)過(guò)誤差放大信號(hào)器后得到誤差放大信號(hào)，此信號(hào)大于O時(shí)，反激式變換器不工作，Boost變換器工作，此信號(hào)小于O時(shí)，Boost變換器不工作，反激式變換器工作，把輸出濾波電容上的能量回饋到輸入電源，確保正弦波的輸出電壓質(zhì)量，此時(shí)對(duì)應(yīng)輸出電壓下降且絕對(duì)值IUtlKuiN2ZiNjJ間。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。
[0037]雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本實(shí)用新型。本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書(shū)所界定者為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種高頻隔離型升壓式三電平逆變器，其特征在于，由依次連接的輸入直流電源單元(I)、輸入濾波器(2)、高頻逆變器(3)、高頻變壓器(4)、周波變換器(5)、輸出分壓電容(6)、輸出交流負(fù)載(7)、高頻電氣隔離反激式變換器(8)構(gòu)成，其中，輸入直流電源單元(I)包括輸入直流電源(Ui),輸入直流電源(Ui)與輸入濾波器(2)的一端連接,輸入濾波器(2)的另一端與高頻逆變器(3)的一端連接，高頻逆變器(3)的另一端與高頻變壓器(4)的初級(jí)繞組連接，高頻變壓器(4)的次級(jí)繞組與周波變換器(5)的輸入端連接，周波變換器(5)的輸出端與輸出分壓電容(6)的輸入端連接，輸出分壓電容(6)的輸出端與輸出交流負(fù)載(7)連接，輸出交流負(fù)載(7)與輸入直流電源單元(I)之間聯(lián)接高頻電氣隔離反激式變換器⑶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻隔離型升壓式三電平逆變器，其特征在于，所述輸入濾波器⑵包括輸入濾波電感(Li)和輸入濾波電容(Ci),其中，輸入直流電源(Ui)的參考正極與輸入濾波電感(Li)的一端連接，輸入濾波電感(Li)的另一端分別與輸入濾波電容(Ci)的正極和升壓電感(L)的一端連接，輸入濾波電容(Ci)的負(fù)極與輸入直流電源(Ui)的參考負(fù)極連接； 所述高頻變壓器(4)包括第一原邊繞組(NI)、第二原邊繞組(N2)和第三副邊繞組(N3)、第四副邊繞組(N4)； 所述的高頻逆變器(3)包括升壓電感(L)、第一功率開(kāi)關(guān)管(SI)及第一二極管(Dl)，第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)及第二二極管(D2)，第三功率開(kāi)關(guān)管(S3)及第三二極管(D3)，第四功率開(kāi)關(guān)管(S4)及第四二極管(D4)，其中: 第一功率開(kāi)關(guān)管(SI)的漏極分別和升壓電感(L)的另一端以及第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的漏極相連，第一功率開(kāi)關(guān)管(SI)的源極與第三功率開(kāi)關(guān)管(S3)的漏極連接,第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的源極與第一原邊繞組(NI)的非同名端連接，第一原邊繞組(NI)的同名端與第二原邊繞組(N2)的同名端連接后與第一功率開(kāi)關(guān)管(SI)的源極和第三功率開(kāi)關(guān)管(S3)的漏極連接，第三功率開(kāi)關(guān)管(S3)的源極與第四功率開(kāi)關(guān)管(S4)的源極連接后與輸入濾波器(2)的負(fù)極連接，再與輸入直流電源(Ui)的負(fù)極連接，第四功率開(kāi)關(guān)管的漏極與第二原邊繞組(N2)的非同名端連接，第一二極管(Dl)、第二二極管(D2)、第三二極管(D3)、第四二極管(D4)分別反并聯(lián)于第一功率開(kāi)關(guān)管(SI)、第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)、第三功率開(kāi)關(guān)管(S3)、第四功率開(kāi)關(guān)管(S4)的兩端，即第一二極管的陰極(Dl)與第一功率開(kāi)關(guān)管(SI)的漏極連接，第一二極管(Dl)的陽(yáng)極與第一功率開(kāi)關(guān)管(SI)的源極連接，第二二極管(D2)的陰極與第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的漏極連接，第二二極管(D2)的陽(yáng)極與第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的源極連接，第三二極管(D3)的陰極與第三功率開(kāi)關(guān)管(S3)的漏極連接，第三二極管(D3)的陽(yáng)極與第三功率開(kāi)關(guān)管(S3)的源極連接，第四二極管(D4)的陰極與第四功率開(kāi)關(guān)管(S4)的漏極連接，第四二極管(D4)的陽(yáng)極與第四功率開(kāi)關(guān)管(S4)的源極連接； 所述高頻變壓器(4)的第一原邊繞組(NI)的非同名端與第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的源極連接，第一原邊繞組(NI)的同名端與第二原邊繞組(N2)的同名端連接后與第三功率開(kāi)關(guān)管(S3)的漏極、第一功率開(kāi)關(guān)管(SI)的源極連接，第二原邊繞組(N2)的非同名端與第四功率開(kāi)關(guān)管(S4)的漏極連接；高頻變壓器(4)的第三副邊繞組(N3)的同名端與第五功率開(kāi)關(guān)管(S5)的漏極連接，第三副邊繞組(N3)的非同名端與第四副邊繞組(N4)的非同名端連接，第四副邊繞組(N4)的同名端與第七功率開(kāi)關(guān)管(S7)的漏極連接； 所述周波變換器(5)包括第一四象限功率開(kāi)關(guān)管(SA)、第二四象限功率開(kāi)關(guān)管(SB)，高頻變壓器(4)的第三副邊繞組(N3)的同名端與所述周波變換器(5)的第五功率開(kāi)關(guān)管(S5)的漏極、第五二極管(D5)的陰極連接在一起，第五功率開(kāi)關(guān)管(S5)的源極、第五二極管(D5)的陽(yáng)極、第六功率開(kāi)關(guān)管(S6)的源極、第六二極管(D6)的陽(yáng)極連接在一起，高頻變壓器(4)的第四副邊繞組(N4)的同名端與第七功率開(kāi)關(guān)管(S7)的漏極和第七二極管(D7)的陰極連接，第七功率開(kāi)關(guān)管(S7)的源極、第七二極管(D7)的陽(yáng)極、第八功率開(kāi)關(guān)管(S8)的源極、第八二極管(D8)的陽(yáng)極連接在一起，第六功率開(kāi)關(guān)管(S6)的漏極與第一分壓電容(Cl)的正極連接，第一分壓電容(Cl)的負(fù)極與第二分壓電容(C2)的正極連接后與第三副邊繞組(N3)的非同名端和第四副邊繞組(N4)的非同名端連接，第八功率開(kāi)關(guān)管(S8)的漏極與第二分壓電容(C2)的負(fù)極連接，第五功率開(kāi)關(guān)管(S5)、第六功率開(kāi)關(guān)管(S6)、第五二極管(D5)、第六二極管(D6)構(gòu)成第一四象限功率開(kāi)關(guān)管(SA)，第七功率開(kāi)關(guān)管(S7)、第八功率開(kāi)關(guān)管(S8)、第七二極管(D7)、第八二極管(D8)構(gòu)成第二四象限功率開(kāi)關(guān)管(SB)，第一四象限功率開(kāi)關(guān)管(SA)、第二四象限功率開(kāi)關(guān)管(SB) 二個(gè)四象限功率開(kāi)關(guān)管構(gòu)成所述周波變換器； 所述輸出分壓電容(6)包括第一分壓電容(Cl)和第二分壓電容(C2),其中，第一分壓電容(Cl)的正極與周波變換器(5)中的第六功率開(kāi)關(guān)管(S6)的漏極、第六二極管(D6)的陰極連接，第一分壓電容(Cl)的負(fù)極與第二分壓電容(C2)的正極和第三副邊繞組(N3)的非同名端連接，第二分壓電容(C2)的負(fù)極與第八功率開(kāi)關(guān)管(S8)的漏極和第八二極管(D8)的陰極連接； 所述輸出交流負(fù)載(7)包括交流負(fù)載(ZJ，交流負(fù)載(ZJ的兩端分別與第一分壓電容(Cl)的正極和第二分壓電容(C2)的負(fù)極連接； 所述高頻電氣隔離反激式變換器(8)為能量回饋電路，其包括第九功率開(kāi)關(guān)管(S9)，第九二極管(D9)，第十功率開(kāi)關(guān)管(SlO)，第十二極管(DlO)，第十一功率開(kāi)關(guān)管(Sll)，第十一二極管(D11)，第十二二極管(D12)，反激式變壓器(T2)，第十三功率開(kāi)關(guān)管(S13)，第十三二極管(D13)，第十四功率開(kāi)關(guān)管(S14)，第十四二極管(D14)，其中:第九功率開(kāi)關(guān)管(S9)的源極與第九二極管(D9)的陽(yáng)極連接，第九功率開(kāi)關(guān)管(S9)的漏極與第九二極管(D9)的陰極和第十一二極管(Dll)的陰極連接，第十一二極管(Dll)的陽(yáng)極與反激式變壓器(T2)第五原邊繞組(N5)的非同名端連接，第十功率開(kāi)關(guān)管(SlO)的源極與第十二極管(DlO)的陽(yáng)極連接，第十功率開(kāi)關(guān)管(SlO)的漏極與第十二極管(DlO)的陰極和第十二二極管(D12)的陰極連接，第十二二極管(D12)的陽(yáng)極與反激式變壓器(T2)第六原邊繞組(N6)的同名端連接，第九功率開(kāi)關(guān)管(S9)的源極與第十功率開(kāi)關(guān)管(SlO)的源極連接后與輸入直流電源(Ui)的正極連接，反激式變壓器(T2)第五原邊繞組(N5)的同名端與第六原邊繞組(N6)的非同名端連接后輸入直流電源(Ui)的負(fù)極連接，反激式變壓器(T2)的第七副邊繞組(N7)的同名端與第一分壓電容(Cl)的正極連接，反激式變壓器(T2)的非同名端與第十三功率開(kāi)關(guān)管(S13)的漏極、第十三二極管(D13)的陰極連接，第十三功率開(kāi)關(guān)管(S13)的源極、第十三二極管(D13)的陽(yáng)極、第十四功率開(kāi)關(guān)管(S14)的源極、第十四二極管(D14)的陽(yáng)極連接在一起，第十四功率開(kāi)關(guān)管(S14)的漏極與第十四二極管(D14)的陰極連接后與第二分壓電容(C2)的負(fù)極連接在一起。
【文檔編號(hào)】H02M1/14GK204013274SQ201420268611
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年5月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月25日
【發(fā)明者】胥佳梅, 李磊, 項(xiàng)澤宇, 柳成, 潘敏 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)