高频隔离型升压式三电平逆变器制造技术

本实用新型专利技术提供一种高频隔离型升压式三电平逆变器，由依次连接的输入直流电源单元、输入滤波器、高频逆变器、高频变压器、周波变换器、输出分压电容、输出交流负载、高频电气隔离反激式变换器构成，输入直流电源单元包括输入直流电源，输入直流电源与输入滤波器的一端连接，输入滤波器的另一端与高频逆变器的一端连接，高频逆变器的另一端与高频变压器的初级绕组连接，高频变压器的次级绕组与周波变换器的输入端连接，周波变换器的输出端与输出分压电容的输入端连接，输出分压电容的输出端与输出交流负载连接，输出交流负载与输入直流电源单元之间联接高频电气隔离反激式变换器。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供一种高频隔离型升压式三电平逆变器，由依次连接的输入直流电源单元、输入滤波器、高频逆变器、高频变压器、周波变换器、输出分压电容、输出交流负载、高频电气隔离反激式变换器构成，输入直流电源单元包括输入直流电源，输入直流电源与输入滤波器的一端连接，输入滤波器的另一端与高频逆变器的一端连接，高频逆变器的另一端与高频变压器的初级绕组连接，高频变压器的次级绕组与周波变换器的输入端连接，周波变换器的输出端与输出分压电容的输入端连接，输出分压电容的输出端与输出交流负载连接，输出交流负载与输入直流电源单元之间联接高频电气隔离反激式变换器。【专利说明】高频隔离型升压式三电平逆变器
本技术属于电力电子变换
，特别是一种新型高频隔离型升压式三电平逆变器。
技术介绍
目前国内外电力电子研究人员对于直一交变换器的研究，主要集中在非电气隔离式、低频和高频电气隔离式等两电平直一交变换器；对于多电平变换器的研究，主要集中在多电平直-直、交-交和直-交-直变换器，而对于多电平直-交变换器的研究则非常少，且仅仅局限于非隔离式、低频或中频隔离式直-交型多电平直一交变换器、而对高频隔离式多电平两级功率变换的逆变器研究却比较少。 多电平逆变器主要有三类拓扑结构:⑴二极管箝位型逆变器、⑵电容箝位型逆变器、(3)具有独立直流电源直流的级联型逆变器。二极管箝位型、电容箝位型多电平逆变器具有适用与高输入电压大功率逆变器场合的优点:具有独立直流电源的级联型多电平逆变器具有适用于低输入、高输出电压大功率逆变场合的优点。但是二极管箝位型、电容箝位型多电平多点平逆变技术存在拓扑形式单一、无电气隔离等缺陷:具有独立直流电源的级联型多电平逆变技术存在电路拓扑复杂输入侧功率因数低、变换效率偏低、功率密度低等缺陷。 高频环节逆变技术用高频变压器代替了低频环节逆变技术中的工频变压器，克服了低频逆变技术的缺点，显著提高了逆变器的特性，必将取代低频环节逆变器，得到广泛应用。高频链转换器是一种灵活多变的拓扑结构，其共同点是电路结构的形式紧凑，功率密度高，相应速度快。另外，系统可工作在20kH以上，无音频噪音，滤波相对容易，并且功率可达kff以上。因此，无论在恒压恒频领域，还是在调压调频领域都有很大的实用价值，它是未来继续研究发展的一个重要课题。 迄今为止,人们对buck、buck-boost型高频环节DC-AC变换器的研究已经取得了显著的成果，但是buck、buck-boost型高频环节DC-AC变换器存在输入电流纹波大、负载短路时可靠性低(buck型)，输出容量小(buck-boost)等缺陷。对Boost型变换器的研究,主要集中在Boost型DC-DC、AC-AC、AC-DC变换器，包括非电气隔离式和电气隔离式，对Boost型三电平变换器的研究主要集中在无隔离变压器型，而对于带隔离变压器的Boost型三电平变换器特别是带隔离变压器的Boost型三电平逆变器的研究还很少。为了构成系统、完整的高频环节逆变技术理论，有必要寻求和深入研究新型高频隔离型升压式三电平逆变器。
技术实现思路
本技术目的在于提供一种高频隔离型升压式三电平逆变器，具有功率变换级数少、功率开关器件少、输入纹波小、功率开关管电压应力低、双向功率流、高频电气隔离、输出滤波器前端电压频谱特性好的特性。 为达成上述目的，本技术所采用的技术方案如下: 一种高频隔离型升压式三电平逆变器，由依次连接的输入直流电源单元、输入滤波器、高频逆变器、高频变压器、周波变换器、输出分压电容、输出交流负载、高频电气隔离反激式变换器构成，其中，输入直流电源单元包括输入直流电源，输入直流电源与输入滤波器的一端连接，输入滤波器的另一端与高频逆变器的一端连接，高频逆变器的另一端与高频变压器的初级绕组连接，高频变压器的次级绕组与周波变换器的输入端连接，周波变换器的输出端与输出分压电容的输入端连接，输出分压电容的输出端与输出交流负载连接，输出交流负载与输入直流电源单元之间联接高频电气隔离反激式变换器。 进一步的实施例中，所述输入滤波器包括输入滤波电感和输入滤波电容，其中，输入直流电源的参考正极与输入滤波电感的一端连接，输入滤波电感的另一端分别与输入滤波电容的正极和升压电感的一端连接，输入滤波电容的负极与输入直流电源的参考负极连接; 所述高频变压器包括第一原边绕组、第二原边绕组和第三副边绕组、第四副边绕组； 所述的高频逆变器包括升压电感、第一功率开关管及第一二极管，第二功率开关管及第二二极管，第三功率开关管及第三二极管，第四功率开关管及第四二极管，其中: 第一功率开关管的漏极分别和升压电感的另一端以及第二功率开关管的漏极相连，第一功率开关管的源极与第三功率开关管的漏极连接，第二功率开关管的源极与第一原边绕组的非同名端连接，第一原边绕组的同名端与第二原边绕组的同名端连接后与第一功率开关管的源极和第三功率开关管的漏极连接，第三功率开关管的源极与第四功率开关管的源极连接后与输入滤波器的负极连接，再与输入直流电源的负极连接，第四功率开关管的漏极与第二原边绕组的非同名端连接，第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管分别反并联于第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管的两端，即第一二极管的阴极与第一功率开关管的漏极连接，第一二极管的阳极与第一功率开关管的源极连接，第二二极管的阴极与第二功率开关管的漏极连接，第二二极管的阳极与第二功率开关管的源极连接，第三二极管的阴极与第三功率开关管的漏极连接，第三二极管的阳极与第三功率开关管的源极连接，第四二极管的阴极与第四功率开关管的漏极连接，第四二极管的阳极与第四功率开关管的源极连接； 所述高频变压器的第一原边绕组的非同名端与第二功率开关管的源极连接，第一原边绕组的同名端与第二原边绕组的同名端连接后与第三功率开关管的漏极、第一功率开关管的源极连接，第二原边绕组的非同名端与第四功率开关管的漏极连接；高频变压器的第三副边绕组的同名端与第五功率开关管的漏极连接，第三副边绕组的非同名端与第四副边绕组的非同名端连接，第四副边绕组的同名端与第七功率开关管的漏极连接； 所述周波变换器包括第一四象限功率开关管、第二四象限功率开关管，高频变压器的第三副边绕组的同名端与所述周波变换器的第五功率开关管的漏极、第五二极管的阴极连接在一起，第五功率开关管的源极、第五二极管的阳极、第六功率开关管的源极、第六二极管的阳极连接在一起，高频变压器的第四副边绕组的同名端与第七功率开关管的漏极和第七二极管的阴极连接，第七功率开关管的源极、第七二极管的阳极、第八功率开关管的源极、第八二极管的阳极连接在一起，第六功率开关管的漏极与第一分压电容的正极连接，第一分压电容的负极与第二分压电容的正极连接后与第三副边绕组的非同名端和第四副边绕组的非同名端连接，第八功率开关管的漏极与第二分压电容的负极连接，第五功率开关管、第六功率开关管、第五二极管、第六二极管构成第一四象限功率开关管，第七功率开关管、第八功率开关管、第七二极管、第八二极管构成第二四象限功率开关管，第一四象限功率开关管、第二四象限功率开关管二个四象限功率开关管构成所述周波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高频隔离型升压式三电平逆变器，其特征在于，由依次连接的输入直流电源单元(1)、输入滤波器(2)、高频逆变器(3)、高频变压器(4)、周波变换器(5)、输出分压电容(6)、输出交流负载(7)、高频电气隔离反激式变换器(8)构成，其中，输入直流电源单元(1)包括输入直流电源(Ui)，输入直流电源(Ui)与输入滤波器(2)的一端连接，输入滤波器(2)的另一端与高频逆变器(3)的一端连接，高频逆变器(3)的另一端与高频变压器(4)的初级绕组连接，高频变压器(4)的次级绕组与周波变换器(5)的输入端连接，周波变换器(5)的输出端与输出分压电容(6)的输入端连接，输出分压电容(6)的输出端与输出交流负载(7)连接，输出交流负载(7)与输入直流电源单元(1)之间联接高频电气隔离反激式变换器(8)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胥佳梅，李磊，项泽宇，柳成，潘敏，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32