一种基于高频逆变的多端口变换器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于高频逆变的多端口变换器，包括：相串联的交错boost电路单元X和LCLC谐振单元Y，所述交错boost电路单元X包括第一输入电感Lb1、第二输入电感Lb2、第一电解电容Cbus、第二电解电容Cin、第一谐振电容C1、第二谐振电容C2、第三谐振电容C3、第四谐振电容C4、第一二极管VD1、第二二极管VD2、第三二极管VD3、第四二极管VD4、第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4；所述LCLC谐振网络Y包括串联谐振电感Ls、串联谐振电容Cs、并联谐振电感Lp和并联谐振电容Cp。本实用新型专利技术的多端口变换器具有输出稳定、传递效率高和控制简单等优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及高频交流配电(HFAC PDS)系统的功率转换技术，特别涉及一种基于高频逆变的多端口变换器，该基于高频逆变的多端口变换器是一种多端口功率变换以及LCLC谐振逆变结构的应用。
技术介绍
高频交流配电(HFAC PDS)方式与直流配电(DC PDS)方式相比，具有电压转换方便、功率变换级数少、功率密度高和效率高等优点。多端口变换器常用于分布式发电系统，与传统多个单输入单输出变换器相比，具有所用元器件少、成本低、结构紧凑、功率密度大、能量传递效率高等优点。从而，如何利用多端口变换器的优点来克服现有技术中的缺点与不足，成为了亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提出一种基于高频逆变的多端口变换器；该多端口变换器具体应用于太阳能板、燃料电池等新型能源，通过多端口以及LCLC谐振的应用，产生连续稳定的高频交流电，同时完成多个端口电能的双向传输，并且能够将直流电转换成高频交流电，馈送至高频交流母线(HFAC BUS)，同时完成多个端口双向能量传递。本技术的目的通过以下技术方案实现：一种基于高频逆变的多端口变换器，包括：相互串联的交错boost电路单元X和LCLC谐振网络单元Y；所述交错boost电路单元X包括第一输入电感Lb1、第二输入电感Lb2、第一电解电容Cbus、第二电解电容Cin、第一谐振电容C1、第二谐振电容C2、第三谐振电容C3、第四谐振电容C4、第一二极管VD1、第二二极管VD2、第三二极管VD3、第四二极管VD4、第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4；所述第一输入电感Lb1与第二输入电感Lb2的电感值相等；所述第一输入电感Lb1的一端和第二输入电感Lb2的一端均与第二电解电容Cin正极相连，所述第一输入电感Lb1的另一端与开关管S1源极相连，第二输入电感Lb2的另一端与开关管S3源极相连；所述第一开关管S1的漏极、第一二极管VD1阴极、第一谐振电容
C1的一端均与第一电解电容Cbus正极相连；所述第一开关管S1源极、第一二极管VD1阳极、第一谐振电容C1的另一端均与第二开关管S2漏极相连；所述第二开关管S2漏极、第二二极管VD2阴极和第二谐振电容C2的一端均与第一开关管S1的源极相连；所述第二开关管S2的源极、第二二极管VD2的阳极和第二谐振电容的另一端均与第一电解电容Cbus的负极相连；所述第三开关管S3的漏极、第三二极管VD3的阴极和第三谐振电容C3的一端均与第二开关管S2的漏极相连；所述第三开关管S3的源极、第三二极管VD3的阳极和第三电解电容C3的另一端均与第四开关管S4的漏极相连；所述第四开关管S4的漏极、第四二极管VD4的阴极和第四电解电容C4的一端均与第三开关管S3源极相连；所述第四开关管S4的源极、第四二极管VD4的阳极和第四电解电容C4的另一端均与第二开关管S2源极相连；所述第一谐振电容C1的电容值、第二谐振电容C2的电容值、第三谐振电容C3的电容值和第四谐振电容C4的电容值相等；所述LCLC谐振网络Y包括串联谐振电感Ls、串联谐振电容Cs、并联谐振电感Lp和并联谐振电容Cp；所述串联谐振电感Ls的一端与串联谐振电容Cs的一端相连接；所述并联谐振电感Lp的一端和并联谐振电容Cp的一端均与串联谐振电容Cs的另一端相连接；所述LCLC谐振网络单元串联电感Ls的一端与第一开关管S1的源极相连；所述LCLC谐振网络单元并联电感Lp与并联电容的另一端均与第三开关管S3的源极相连；所述第一开关管S1的第一驱动信号G1、第二开关管S2的第二驱动信号G2、第三开关管S3的第三驱动信号G3和第四开关管S4的第四驱动信号G4均通过三角载波Tri与直流电压Vref比较获得；所述第一开关管S1在三角波Tri小于直流电压Vref1时导通，第二开关管S2在三角波Tri大于直流电压Vref1时导通，第一开关管S1和第二开关管S2互补导通；所述第三开关管S3在三角波Tri小于直流电压Vref2时导通，第四开关管S4在三角波Tri大于直流电压Vref1时导通，第三开关管S3和第四开关管S4互补导通；所述第一开关管S1和第三开关管S3之间存在180°相移，所述第二开关管S2和第四开关管S4之间存在180°相移；所述多端口变换器的稳态工作周期分为8个阶段，所述稳态工作周期包括上半周期和下半周期；所述上半周期[t0，t4]包括以下四个阶段：阶段Ⅰ[t0，t1]：t0时刻之前，第二开关管S2和第四开关管S4导通，开关网络输出电压值UAB为零，第一输入电感Lb1和第二输入电感Lb2同时充电。t0时刻，第二开关管S2关断，第一谐振电容C1放电，第二谐振电容C2充电,当第一谐振电容C2两端电压因放电至零时，第一二极管VD1导通，第二开关管S2两端电压为总线电压即第一电解电容Cbus两端的电压Vbus，同时第一开关管S1实现
了零电压开通；阶段Ⅱ[t1，t2]：t1时刻之后，第一开关管S1导通，此时第一开关管S1和第四开关管S4保持导通状态，第一输入电感Lb1放电，第二输入电感Lb2继续充电，开关网络输出电压值UAB等于总线电压Vbus，同时保持关断状态的第二开关管S2和第四开关管S4两端的电压同为Vbus，谐振电流小于零并逐渐增加；阶段Ⅲ[t2，t3]：t2时刻之后和t3时刻之前，第一开关管S1关断，此时第四开关管S4保持开通，第一谐振电容C1开始充电，第二谐振电容C2开始放电，当第二谐振电容C2两端电压因放电至零时，第二二极管VD2导通，此时第一开关管两端的电压为Vbus，第一开关管S1零电流关断，第二开关管S2零电压开通；阶段Ⅳ[t3，t4]：t4时刻，第二开关管S2导通，第二开关管S2和第四开关管S4保持导通状态，保持关断状态的第一开关管S1和第三开关管S3两端的电压都为Vbus，由于第二开关管S2和第四开关管S4同时导通，开关网络输出电压值UAB等于零，LCLC谐振网络单元Y单独向负载供电，谐振电流快速下降；所述下半周期[t4，t8]包括以下四个阶段：阶段Ⅴ[t4，t5]：t4时刻之前，第二开关管S2和第四开关管S4导通，开关网络输出电压值UAB为零，第一输入电感Lb1和第二输入电感Lb2同时充电；t4时刻，第四开关管S4关断，第三谐振电容C3放电，第四谐振电容C4充电，当第三谐振电容C3两端的电压因放电至零时，第三二极管VD3导通，第二开关管S2两端电压为总线电压即第一电解电容Cbus两端的电压Vbus，同时第一开关管S3零电压导通；阶段Ⅵ[t5，t6]：t5时刻之后，第三开关管S3导通，第二开关管S2和第三开关管S3保持导通状态，第一输入电感Lb1放电，第二输入电感Lb2继续充电，开关网络输出电压值UAB等于总线电压Vbus的负值，同时保持关断状态的第一开关管S1和第三开关管S3两端的电压同为Vbus，谐振电流大于零并逐渐减小；阶段Ⅶ[t6，t7]：t6时刻之后t7时刻之前，第三开关管S3关断，第四开关管S4保持开通，第三谐振电容C3开始充电，第四谐振电容C4开始放电，当第四谐振电容C4两端电压因放电至零时，第四二极管VD4导通，第三开关管两端的电压为总线电压Vbus，第三开关管S3进行零电流关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高频逆变的多端口变换器，其特征在于，包括：交错boost电路单元(X)和LCLC谐振网络单元(Y)，所述交错boost电路单元(X)与LCLC谐振网络单元(Y)串联。

【技术特征摘要】
1.一种基于高频逆变的多端口变换器，其特征在于，包括：交错boost电路单元(X)和LCLC谐振网络单元(Y)，所述交错boost电路单元(X)与LCLC谐振网络单元(Y)串联。2.根据权利要求1所述基于高频逆变的多端口变换器，其特征在于，所述交错boost电路单元(X)包括第一输入电感(Lb1)、第二输入电感(Lb2)、第一电解电容(Cbus)、第二电解电容(Cin)、第一谐振电容(C1)、第二谐振电容(C2)、第三谐振电容(C3)、第四谐振电容(C4)、第一二极管(VD1)、第二二极管(VD2)、第三二极管(VD3)、第四二极管(VD4)、第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)和第四开关管(S4)；所述第一输入电感(Lb1)与第二输入电感(Lb2)的电感值相等；所述第一输入电感(Lb1)的一端和第二输入电感(Lb2)的一端均与第二电解电容(Cin)正极相连接，所述第一输入电感(Lb1)的另一端与第一开关管(S1)源极相连，第二输入电感(Lb2)的另一端与第三开关管(S3)的源极相连；所述第一开关管(S1)的漏极、第一二极管(VD1)的阴极和第一谐振电容(C1)的一端均与第一电解电容(Cbus)正极相连；所述第一开关管(S1)的源极、第一二极管(VD1)的阳极和第一谐振电容(C1)的另一端均与第二开关管(S2)的漏极相连；所述第二开关管(S2)的漏极、第二二极管(VD2)的阴极和第二谐振电容(C...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊峰，胡仁俊，曾君，许敏，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44