双向功率流电流型准阻抗源逆变器制造技术

一种双向功率流电流型准阻抗源逆变器，包括直流电流源、准阻抗源网络、逆变桥臂网络、交流负载，直流电流源与准阻抗源网络连接，准阻抗源网络与逆变桥臂网络连接，逆变桥臂网络与负载连接；准阻抗源网络用于通过电感和电容的充放电以及双向开关器件的通断实现升降压功能；所述逆变桥臂网络用于通过单向开关器件的高频周期性通断将直流电转换成交流电能，电路具有非常高的可靠性，可以避免逆变桥臂电力电子开关共态导通或共态关断时损坏电力电子器件。由于电力电子开关的工作频率很高，准阻抗源网络的无源元件值很小，整个电路的结构简单，体积小、重量轻、可靠性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及逆变器领域，特别是涉及一种双向功率流电流型准阻抗源逆变器。
技术介绍
目前的逆变器大多是电流型或是电压型逆变器，其缺点是电流型逆变器逆变桥不能开路，电压型逆变器逆变桥不能短路，一旦发生上述两种情况就会损坏电路器件，甚至发生危险。传统逆变器电路的结构使得电压型逆变器为降压型变换器，电流型逆变器为升压型变换器。基于传统阻抗源逆变器思想的电压型/电流型阻抗源逆变器可以克服前述电路的缺陷，但是由于输入/输出侧没有公共点，给电路接线带来困难。同时，阻抗源网络电容的电压应力和电感的电流应力偏大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种双向功率流电流型准阻抗源逆变器，用于解决上述技术冋题。一种双向功率流电流型准阻抗源逆变器，包括直流电流源、准阻抗源网络、逆变桥臂网络、交流负载，直流电流源与准阻抗源网络连接，准阻抗源网络与逆变桥臂网络连接，逆变桥臂网络与负载连接；准阻抗源网络用于通过电感和电容的充放电以及双向开关器件的通断实现升降压功能；所述逆变桥臂网络用于通过单向开关器件的高频周期性通断将直流电转换成交流电能。所述直流电源由直流电流源和电感串联而成；所述准阻抗源网络包括第一电感、第二电感、第一电容、第二电容、双向电力电子开关，所述第一电感的一端连接电感远离直流电压源的一端，第一电感的另一端连接第一电容的一端，第一电容的另一端连接直流电压源的负极；第二电容一端连接电感远离直流电压源的一端，第二电容的另一端连接第二电感的一端，第二电感的另一端连接直流电压源的负极；双向电力电子开关的一端接在第一电感与第一电容之间，另一端接在第二电容与第二电感之间。所述的双向功率流电流型准阻抗源逆变器，逆变桥臂网络可以是包括第一开关至第六开关，所述第一开关至第六开关为单向电力电子开关；第一开关一端接第一电感与第二电容的公共节点，第一开关的另一端串联第四开关的一端，第四开关的另一端连接直流电压源的负极；第三开关一端接第一电感与第二电容的公共节点，第三开关的另一端串联第六开关的一端，第六开关的另一端连接直流电压源的负极；第五开关一端接第一电感与第二电容的公共节点，第五开关的另一端串联第二开关的一端，第二开关的另一端连接直流电压源的负极；第一开关与第四开关串联成第一桥臂；第三开关与第六开关串联成第二桥臂；第五开关与第二开关串联成第三桥臂；负载为三相电机，三相电机的U相线接到第一开关与第四开关之间，三相电机的V相线接到第三开关与第六开关之间，三相电机的W相线接到第五开关与第二开关之间；三相电机的U、V、W三相线中两两之间分别连接有电容。或者所述逆变桥臂网络包括第一开关至第四开关，所述第一开关至第四开关为单向电力电子开关；第一开关一端接第一电感与第二电容的公共节点，第一开关的另一端串联第二开关的一端，第二开关的另一端连接直流电压源的负极；第三开关一端接第一电感与第二电容的公共节点，第三开关的另一端串联第四开关的一端，第四开关的另一端连接直流电压源的负极；第一开关与第二开关串联成第一桥臂；第三开关与第四开关串联成第二桥臂；负载为单相电机，单相电机的一端接到第一开关与第二开关之间，另一端接到第三开关与第四开关之间，单向电机的两个接线端之间接有电容。所述单向电力电子开关由全控型开关和功率二极管的串联而成，或采用反向阻断型IGBT模块。本专利技术双向功率流电流型准阻抗源逆变器的优点和积极效果在于:由于设置了准阻抗源网络，电路具有非常高的可靠性，可以避免逆变桥臂电力电子开关共态导通或共态关断时损坏电力电子器件。由于电力电子开关的工作频率很高，准阻抗源网络的无源元件值很小，整个电路的结构简单，体积小、重量轻、可靠性高。下面结合附图对本专利技术的双向功率流电流型准阻抗源逆变器作进一步说明。【附图说明】图1为双向功率流电流型准阻抗源逆变器示意图；图2为双向功率流电流型准阻抗源逆变器的第一实施例的电路原理图；图3为双向功率流电流型准阻抗源逆变器的第二实施例的电路原理图。【具体实施方式】如图1所示，本专利技术的双向功率流电流型准阻抗源逆变器，包括直流电流源P、准阻抗源网络Z、逆变桥臂网络S、交流负载M，直流电流源P与准阻抗源网络Z连接，准阻抗源网络Z与逆变桥臂网络S连接，逆变桥臂网络S与负载M连接；准阻抗源网络Z用于通过电感和电容的充放电以及双向开关器件的通断实现升降压功能；所述逆变桥臂网络S用于通过单向开关器件的高频周期性通断将直流电转换成交流电能。所述直流电源P由直流电压源Ul和电感L串联而成；所述准阻抗源网络Z包括第一电感L1、第二电感L2、第一电容Cl、第二电容C2、双向电力电子开关S7，所述第一电感LI的一端连接电感L远离直流电压源Ul的一端，第一电感LI的另一端连接第一电容Cl的一端，第一电容Cl的另一端连接直流电压源Ul的负极；第二电容C2 —端连接电感L远离直流电压源Ul的一端，第二电容C2的另一端连接第二电感L2的一端，第二电感L2的另一端连接直流电压源Ul的负极；双向电力电子开关S7的一端接在第一电感LI与第一电容Cl之间，另一端接在第二电容C2与第二电感L2之间。如图2所示，逆变桥臂网络S包括第一开关SI至第六开关S6，所述第一开关SI至第六开关S6为单向电力电子开关；第一开关SI 一端接第一电感LI与第二电容C2的公共节点，第一开关SI的另一端串联第四开关S4的一端，第四开关S4的另一端连接直流电压源Ul的负极；第三开关S3 —端接第一电感LI与第二电容C2的公共节点，第三开关S3的另一端串联第六开关S6的一端，第六开关S6的另一端连接直流电压源Ul的负极；第五开关S5 —端接第一电感LI与第二电容C2的公共节点，第五开关S5的另一端串联第二开关S2的一端，第二开关S2的另一端连接直流电压源Ul的负极；第一开关SI与第四开关S4串联成第一桥臂；第三开关S3与第六开关S6串联成第二桥臂；第五开关S5与第二开关S2串联成第三桥臂；负载M为三相电机Ml，三相电机的U相线接到第一开关SI与第四开关S4之间，三相电机的V相线接到第三开关S3与第六开关S6之间，三相电机的W相线接到第五开关S5与第二开关S2之间；三相电机的U、V、W三相线中两两之间分别连接有电容C。对于三相电路来说，有10种工作状态:6个有效状态，不同相上下各一个开关导通，即S1S6、S1S2、S3S4、S3S2、S5S4、S5S6六种情况，三相电机Ml得到能量；3个零状态，同一相的两个开关同时导通，即S1S4、S3S6、S5S2三种情况，三相电机Ml没有得到能量。在这9种工作状态下，准阻抗源网络Z中的双向电力电子开关S7处于截止状态；I个开路零状态，即6个开关全不导通，三相电机Ml也没有得到能量，此时，双向电力电子开关S7导通，本专利技术的双向功率流电流型准阻抗源逆变器的开路零状态，可以实现升降压功率变换。四值逻辑控制方法通过将每个桥臂的工作状态用四值逻辑来描述并进行优化排布，可以最大限度的减少开关次数，提高系统效率。具体说来，每个桥臂的工作状态有四种:上通下断、上断下通、上下全通、上下全断。将每种状态定义为一个逻辑，分别为1，_1，0，Y。三相电路情况下，逆变桥臂网络S共有43= 64种逻辑状态，其中仅有10种逻辑状态是允许的，即(1、-1、Y当前第1页1 2&本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向功率流电流型准阻抗源逆变器，其特征在于，包括直流电流源(P)、准阻抗源网络(Z)、逆变桥臂网络(S)、交流负载(M)，直流电流源(P)与准阻抗源网络(Z)连接，准阻抗源网络(Z)与逆变桥臂网络(S)连接，逆变桥臂网络(S)与负载(M)连接；准阻抗源网络(Z)用于通过电感和电容的充放电以及双向开关器件的通断实现升降压功能；所述逆变桥臂网络(S)用于通过单向开关器件的高频周期性通断将直流电转换成交流电能；所述直流电源(P)由直流电压源(U1)和电感(L)串联而成；所述准阻抗源网络(Z)包括第一电感(L1)、第二电感(L2)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、双向电力电子开关(S7)，所述第一电感(L1)的一端连接电感(L)远离直流电压源(U1)的一端，第一电感(L1)的另一端连接第一电容(C1)的一端，第一电容(C1)的另一端连接直流电压源(U1)的负极；第二电容(C2)一端连接电感(L)远离直流电压源(U1)的一端，第二电容(C2)的另一端连接第二电感(L2)的一端，第二电感(L2)的另一端连接直流电压源(U1)的负极；双向电力电子开关(S7)的一端接在第一电感(L1)与第一电容(C1)之间，另一端接在第二电容(C2)与第二电感(L2)之间。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：房绪鹏，陈志巧，李辉，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37