一種抗三相負載不平衡的高頻隔離型逆變器

1、(19)中民*CCNN110033006666887777AA*(12)發(fā)明專利申請(10)申請公布號(43)申請公布日CN 1030668772013.04.24A(21)申請?zhí)?01310026177.4(22)申請日2013.01.23(71)申請人山東大學地址 250061 山東省濟南市歷下區(qū)經十路17923 號(72)發(fā)明人張承慧杜王生飛陳阿蓮(74)專利機構 濟南圣達知識產權公司 37221張勇有限人(51)Int.Cl.H02M 7/48 (2007.01)權利要求書1頁 說明書3頁附圖1頁(54) 發(fā)明名稱一種抗三相負載不平衡的高頻(57) 摘要型逆變器本發(fā)明具體公開了一種抗三

2、相負載不平衡的高頻型逆變器，包括直流輸入電路、高頻逆變器、雙二次側繞組的高頻變壓器、磁放大器整流電路、直流濾波器、三相橋式逆變器和交流濾波器，所述的直流輸入電路與高頻逆變器相連，逆變電壓通過雙二次側繞組的高頻變壓器變壓，變壓后的兩個電壓輸出端分別與磁放大器整流電路的輸入端相連，每個磁放大器整流電路的輸出 端與直流濾波器相連，所述的直流濾波器與三相 橋式逆變器相連，所述的三相橋式逆變器與交流 濾波器相連，所述的兩個直流濾波器的電容相連，兩個電容的連接點與交流濾波器的 N 點相連。CN 103066877 A權利要求書CN 103066877 A1/1 頁1. 一種抗三相負載不平衡的高頻型逆變器，

3、包括直流輸入電路、高頻逆變器、雙二次側繞組的高頻變壓器、整流電路、直流濾波器、三相橋式逆變器和交流濾波器，所述的直流輸入電路與高頻逆變器相連，逆變電壓通過雙二次側繞組的高頻變壓器變壓，變壓后的兩個電壓輸出端分別與整流電路的輸入端相連，每個整流電路的輸出端與直流濾波器相連，所述的直流濾波器與三相橋式逆變器相連，所述的三相橋式逆變器與交流濾波器相連，其特征在于 ：所述的兩個直流濾波器的電容相連，且兩個電容的中點電位點與交流濾波器的電容輸出端相連。2. 如權利要求 1 所述的一種抗三相負載不平衡的新型高頻逆變器，其特征在于 ：所述的三相橋式逆變器由三相逆變系統(tǒng)，所述的高頻逆變器由高頻 PWM 逆變器

4、系統(tǒng)，所述的直流濾波器的兩個電容與電容電壓檢測和信號調理電路相連，所述的電容電壓檢測和信號調理電路分別檢測兩個電容兩端的電壓，通過信號調理后分別送到高頻PWM 逆變器系統(tǒng)、整流電路和三相逆變系統(tǒng)，整流電路根據接收的電壓信號調節(jié)直流濾波器兩個電容的中點電位，高頻 PWM 逆變器系統(tǒng)根據接收的電壓高頻逆變器，三相逆變系統(tǒng)根據電壓檢測和信號調理電路輸出的電壓和直流濾波器輸出端的交流輸出電壓、交流輸出電流三相橋式逆變器功率開關管工作，從而輸出三相交流電。3. 如權利要求 1 所述的一種抗三相負載不平衡的新型高頻逆變器，其特征在于 ：所述的交流濾波器為三相交流 LCL 濾波器，其輸入端與三相橋式逆變器輸

5、出端相連，輸出端 A、B、C、N 與三相電網或三相交流負載相接，其中 N 點與直流濾波中兩個電容連接的中點電位點相連接。4. 如權利要求 1 所述的一種抗三相負載不平衡的新型高頻逆變器，其特征在于 ：所述的三相橋式逆變器包括 6 個功率開關器件，兩只串聯后橋臂的中點分別與交流濾波器中的一相相連。一個橋臂，然后三個橋臂并聯，5. 如權利要求 1 所述的一種抗三相負載不平衡的新型高頻逆變器，其特征在于 ：所述的整流電路為基于磁放大技術的整流電路，其包括兩個帶有非線性飽和電抗器，且所述的整流電路輸入部分與雙二次側繞組的高頻與直流濾波器相連。變壓器的二次繞組輸出端相連，其輸出部分2說明書CN 1030

6、66877 A1/3 頁一種抗三相負載不平衡的高頻型逆變器技術領域0001本發(fā)明涉及一種抗三相負載不平衡的高頻型逆變器。背景技術0002DC-DC 變換器作為主要器件廣泛應用于高頻鏈結構的光伏逆變系統(tǒng)中，實現了最大功率跟蹤和升壓變換。變換器采用高頻變壓器與逆變側實現能量傳輸，同時雙二次側整流器串聯的供電方案滿足了三相橋式逆變器直流側高電壓需求，每一路整流都能夠為其輸出電容提供能量，然而逆變器三相負載嚴重不平衡時，零線電流較大，工頻半波時間內對串聯的兩個整流系統(tǒng)的功率需求不同，不加大電容量無法保證中點電位平衡。0003高頻磁放大技術在穩(wěn)定開關電源多路輸出場合應用較多，且具有低成本、高效率、高可靠

7、性等特點。這些特點亦符合光伏發(fā)電系統(tǒng)的要求，因此，這種應用磁放大技術的高頻鏈變換器特別適用于新能源發(fā)電、蓄電儲能電站，超級電容系統(tǒng)及電動汽車等具備升壓環(huán)節(jié)、追求高效可靠特點的應用。0004世界能源日趨，節(jié)能降耗越來越受到世界各國的重視。太陽能、風能等清潔可再生能源利用規(guī)模越來越大，微電網和智能電網需求也異常迅猛。為滿足新能源微電網能夠在并網和孤島兩種場合下安全運行，通常需要電氣型的功率變換器。在實際三相電力系統(tǒng)中，負載三相通常是不平衡的。如何保證不對稱負載情況下的電壓三相對稱平衡，已得到了普遍的關注。然而，三相橋式變換器結構存在著固有的難題 ：本身由于只有兩個自由度，無法為零序分量提供通路。到

8、目前為止，國內外學者不平衡負載情況下的電壓三相平衡平衡問題，提出了多種方法法、三相四橋臂逆變器。電容法、帶中點抽頭工頻變壓器法、單相逆變器組合發(fā)明內容0005為解決現有技術存在的缺點，本發(fā)明提供了一種抗三相負載不平衡的高頻逆變器。0006本發(fā)明采用的技術方案如下 ：型0007一種抗三相負載不平衡的新型逆變器，包括直流輸入電路、高頻逆變器、雙二次側繞組的高頻變壓器、整流電路、直流濾波器、三相橋式逆變器和交流濾波器。所述的直流輸入電路與高頻逆變器相連，逆變電壓通過雙二次側繞組的高頻變壓器變壓，變壓后的兩個電壓輸出端分別與整流電路的輸入端相連，每個整流電路的輸出端與直流濾波器相連，所述的直流濾波器與

9、三相橋式逆變器相連，所述的三相橋式逆變器與交流濾波器相連，所述的兩個直流濾波器的電容相連，且兩個電容的中點電位點與交流濾波器的電容輸出端相連。0008所述的三相橋式逆變器由三相逆變系統(tǒng)，所述的高頻逆變器由高頻 PWM逆變器系統(tǒng)，所述的直流濾波器的兩個電容與電容電壓檢測和信號調理電路相連，所述的電容電壓檢測和信號調理電路分別檢測兩個電容兩端的電壓，通過信號調理后3說明書CN 103066877 A2/3 頁分別送到高頻 PWM 逆變器系統(tǒng)、整流電路和三相逆變系統(tǒng)。0009所述的交流濾波器為三相交流 LCL 濾波器，其輸入端與三相橋式逆變器輸出端相連，輸出端 A、B、C、N 與三相電網或三相交流負

10、載相接，其中 N 點與直流濾波中兩個電容連接的中點電位點相連接。0010所述的三相橋式逆變器包括 6 個功率開關器件，兩只串聯后三個橋臂并聯，橋臂的中點分別與交流濾波器中的一相相連。一個橋臂，然后0011所述的整流電路為基于磁放大技術的整流電路，其包括兩個帶有非線性飽和電抗器，且所述的整流電路輸入部分與雙二次側繞組的高頻連，其輸出部分與直流濾波器相連。0012三相橋式逆變器為三相全橋式逆變器。0013本發(fā)明的有益效果是 ：變壓器的二次繞組輸出端相0014本發(fā)明將雙二次側繞組的高頻變壓器與三相全橋式逆變器電路配合，可以滿足光伏并網發(fā)電和三相四線供電兩方面的需求。尤其當三相負載嚴重不平衡時，零線電

11、流雖然會較大，但是本發(fā)明能夠利用磁放大技術自動調節(jié)串聯整流電路的輸出電壓，以保證直流濾波電容中點 O 的電位穩(wěn)定。從而保證輸出三相電壓對稱平衡。0015新型逆變器采二次側繞組的高頻變壓器與工頻變壓器方案相比，功率密度大，輕便、成本低。另外本發(fā)明利用磁放大技術穩(wěn)定直流濾波電容中點電位，并將兩個電容的中點電位點與三相四線的零線 N 相連，該方案與組合式三相橋式逆變器相比，所用的大功率開關器件少一半，因此成本更低。它與三相四橋臂拓撲結構相比節(jié)省 2 個大功率的開關器件，降低了成本 ；與電容小了系統(tǒng)體積而延長了系統(tǒng)的式三相橋式逆變器相比，需要較少的電容容量，減；與帶中點抽頭的變壓器相比，體積重量，大大

12、降低，尤其適合于船艦、航空航天電源系統(tǒng)。該發(fā)明特別適用于新能源微電網、蓄電儲能電站、電動汽車、新型船艦系統(tǒng)等需要，并網0016電氣附圖說明0017圖 1 本發(fā)明的結構圖。具體實施方式0018下面結合附圖對本發(fā)明進行詳細說明 ：0019如圖 1 所示，一種抗三相負載不平衡的高頻型逆變器，包括直流輸入電路、高頻逆變器、雙二次側繞組的高頻變壓器、整流電路、直流濾波器、三相橋式逆變器和交流濾波器，所述的直流輸入電路與高頻逆變器相連，逆變電壓通過雙二次側繞組的高頻隔離變壓器變壓，變壓后的兩個電壓輸出端分別與整流電路的輸入端相連，每個整流電路的輸出端與直流濾波器相連，所述的直流濾波器與三相橋式逆變器相連，

13、所述的三相橋式逆變器與交流濾波器相連，所述的兩個直流濾波器的電容相連，且兩個電容的中點電位點與交流濾波器的電容輸出端相連。0020高頻逆變器包括全橋、半橋、正激式或反激式逆變電路。三相橋式逆變器為三相全橋式逆變器。4說明書CN 103066877 A3/3 頁0021所述的整流電路為基于磁放大技術的整流電路，其包括兩個帶有非線性飽和電抗器，且所述的整流電路輸入部分與雙二次側繞組的高頻連，其輸出部分與直流濾波器相連。變壓器的二次繞組輸出端相0022所述的直流濾波器有兩個，其為直流 LC 濾波器，包括電感 L1、電容 C1 和電感 L2、電容 C2，其中電容 C1 與電容 C2 的連結點記為O 點，所述的三相橋式逆變器包括 6 個功率開關器件，兩只串聯后一個橋臂，然后三個橋臂并聯，橋臂的中點分別為 Va，Vb，Vc。所述的交流濾波器由 6 個電抗器和 3 個無極性電容，其輸入端與三相橋式逆變器輸出相連，輸出端 A、B、C、N 與三相電網或三相交流負載相接，其中 N 點與直流濾波中點 O 相連接。0023三相橋式逆變器由三相逆變系統(tǒng)，所述的高頻逆變器由高頻 PWM 逆變器系統(tǒng)，直流濾波器的電容 C1、電容 C2 分別與電容電壓檢測和信號調理電路相連，電容電壓檢測和信號調理電路分別檢測兩個電容 C1、電容 C2 兩端的