一种基于SiC二极管的三相改进型双Buck/Boost变流器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于SiC二极管的三相改进型双Buck/Boost的变流器，包括三相上下桥IGBT管、对应外接续流二极管，以及反向连接的交流IGBT开关；其交流侧设置LCL滤波器电路，而LCL滤波器电路变流器侧的电感由两个独立的电感组成。本发明专利技术上下IGBT管之间无死区，不仅可以实现能量的双向流动，有效减小了交流侧的电流谐波和电路的功率损耗，此外，通过设置反向连接的交流IGBT开关，可降低电流过零点畸变率，提高工作效率和工作性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于SiC二极管的三相改进型双Buck/Boost变流器
本专利技术涉及一种基于SiC二极管的三相改进型双Buck/Boost变流器的研究，属于电力电子变流器的

技术介绍
随着新能源技术的发展，在光伏发电、风电、电动汽车充电桩等中高功率场合，三相AC/DC变流器都得到了广泛的应用，已成为新能源发电及电能质量治理的重要设备，市场需求越发迫切，是当今电力电子
的热点。因此，优化三相AC/DC变流器的波形质量，提高工作可靠性，改进变流器拓扑等研究工作具有重要的意义。传统硅基IGBT三相桥式变流器以其性能稳定、便于控制等优点得到了广泛的应用。然而其每相上、下桥臂功率管直接相连，存在开关直通问题，影响工作可靠性。为避免直通，必须给互补的桥臂驱动信号加入死区，引入额外的低频谐波，增加了滤波器的体积与成本；此外，硅基IGBT在开关时刻有较多的反向恢复电流流过互补功率管，不但增加其损耗，还容易导致其非正常的IGBT闭锁，引发故障同时容易产生电流过零点畸变。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中的不足，提供一种无需设置死区，减小交流侧低频谐波且电流过零点畸变率低的三相改进型双Buck/Boost变流器。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于SiC二极管的三相改进型双Buck/Boost变流器，包括包括直流侧电容Cin1和Cin2、A相上桥IGBT管Sa1、A相下桥IGBT管Sa2、交流IGBT开关Sa3和Sa4、B相上桥IGBT管Sb1、B相下桥IGBT管Sb2、交流IGBT开关Sb3和Sb4、C相上桥IGBT管Sc1、C相下桥IGBT管Sc2、交流IGBT开关Sc3和Sc4、A相上桥续流二极管Da1、A相下桥续流二极管Da2、B相上桥续流二极管Db1、B相下桥续流二极管Db2、C相上桥续流二极管Dc1、C相下桥续流二极管Dc2；所述A相上桥IGBT管Sa1与A相下桥续流二极管Da2的阴极相连于连接点Oa，A相上桥续流二极管Da1的阳极与A相下桥IGBT管Sa2相连于连接点Ma，所述B相上桥IGBT管Sb1与B相下桥续流二极管Db2的阴极相连于连接点连接点Ob，B相上桥续流二极管Db1的阳极与B相下桥IGBT管Sa2相连于连接点连接点Mb，所述C相上桥IGBT管Sc1与C相下桥续流二极管Dc2的阴极相连于连接点Oc，C相上桥续流二极管Dc1的阳极与C相下桥IGBT管Sc2相连于连接点Mc；所述A相Oa和直流电容器与电源中性点N’之间增加IGBTSa3，Sa3的E极相连于Oa，Sa3的C极相连于直流电容器与电源中性点N’，A相Ma和直流电容器与电源中性点N’之间增加IGBTSa4，Sa4的C极相连于Ma，Sa4的E极相连于直流电容器与电源中性点N’,B相Ob和直流电容器与电源中性点N’之间增加IGBTSb3，Sb3的E极相连于Ob，Sb3的C极相连于直流电容器与电源中性点N’，B相Mb和直流电容器与电源中性点N’之间增加IGBTSb4，Sb4的C极相连于Mb，Sb4的E极相连于直流电容器与电源中性点N’,C相Oc和直流电容器与电源中性点N’之间增加IGBTSc3，Sc3的E极相连于Oc，Sc3的C极相连于直流电容器与电源中性点N’，C相Mc和直流电容器与电源中性点N’之间增加IGBTSc4，Sc4的C极相连于Mc，Sc4的E极相连于直流电容器与电源中性点N’。所述A相上桥续流二极管Da1、A相下桥续流二极管Da2、B相上桥续流二极管Db1、B相下桥续流二极管Db2、C相上桥续流二极管Dc1、和C相下桥续流二极管Dc2均采用SiC肖特基二极管。交流侧为LCL滤波器电路，所述LCL滤波器电路包括变流器侧第一滤波电感La1、变流器侧第二滤波电感La2、变流器侧第三滤波电感Lb1、变流器侧第四滤波电感Lb2、变流器侧第五滤波电感Lc1、变流器侧第六滤波电感Lc2、网侧第一电感Lag、网侧第二电感Lbg、第三电感Lcg、和网侧滤波电容；所述A相上桥IGBT管S1和A相下桥IGBT管S2通过串联的第一滤波电感La1和第二滤波电感La2相连，B相上桥IGBT管S3和B相下桥IGBT管S4通过串联的第三滤波电感Lb1和第四滤波电感Lb2相连，C相上桥IGBT管S5和C相下桥IGBT管S6通过串联的第五滤波电感Lc1和第六滤波电感Lc2相连；第一滤波电感La1和第二滤波电感La2连线的中间节点通过网侧第一电感Lag连接到输出端；第三滤波电感Lb1和第四滤波电感Lb2连线的中间节点通过网侧第二电感Lbg连接到输出端；第五滤波电感Lc1和第六滤波电感Lc2连线的中间节点通过网侧第三电感Lcg、连接到输出端。所述第一滤波电感La1和变流器侧第二滤波电感La2、变流器侧第三滤波电感Lb1和变流器侧第四滤波电感Lb2以及变流器侧第五滤波电感Lc1和变流器侧第六滤波电感Lc2为独立电感。本专利技术所达到的有益效果：本专利技术上下IGBT管之间无死区，不仅可以实现能量的双向流动，有效减小了交流侧的电流谐波和电路的功率损耗，以及交流侧滤波器的体积和成本，通过增反向IGBT降低电流过零点畸变率，提高工作效率和工作性能。附图说明图1是本专利技术三相改进型双Buck/Boost变流器结构图；图2是本专利技术实施例中Sa1导通，Sa2关断，Da1截止时的正向电流通路图；图3是本专利技术实施例中Sa1关断，Sa2关断，Da2导通时的正向电流通路图；图4是本专利技术实施例中Sa2关断，Sa1关断，Da1导通时的负向电流通路图；图5是本专利技术实施例中Sa2导通，Sa1关断，Da2截止时的负向电流通路图；图6是本专利技术实施例中Sa1导通，Sa2关断，Sa4导通时的正向电流通路图；图7是本专利技术实施例中Sa2导通，Sa1关断，Sa3导通时的负向电流通路图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。图1示出三相双Buck/Boost变流器结构图；图1中的符号有以下说明：Cin1～Cin2：直流侧电解电容，Sx1～Sx2：三相上下桥臂功率IGBT管(x＝a,b,c)，Sx3～Sx4：三相桥臂反向IGBT开关(x＝a,b,c)，Dx1～Dx2：外接续流SiC二极管(x＝a,b,c),La1、La2～Lc1、Lc2：三相滤波独立电感，Ca～Cc：交流滤波电容，Lag～Lcg：网侧电感，ia1、ia2：流过电感La1、La2的电流，Iar：等同于LCL滤波器的变流器侧电感电流，Ua～Uc：a～c相的交流侧电压，N’为直流电容器与电源中性点，N”为滤波电容器中性点，Cin1和Cin2为直流侧的电解电容，作为储能环节来平衡瞬时输入功率；交流侧为LCL滤波器电路，Sx1和Sx2(x＝a,b,c)分别为三相上、下桥臂功率IGBT管，其对应的外接续流二极管分别为Dx2和Dx1(x＝a,b,c)，Dx2和Dx1(x＝a,b,c)均采用SiC肖特基二极管。A相连接点Oa、Ma和电容中性点之间分别增加IGBTSa3和Sa4、B相Oa、Ma和直流电容器与电源中性点N’之间分别增加IGBTSb3和Sb4，C相Oa、Ma和直流电容器与电源中性点N’之间分别增加IGBTSc3和Sc4，上述Sa3和Sa4，Sb3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于SiC二极管的三相改进型双Buck/Boost的变流器，包括直流侧和交流侧，其特征是，包括直流侧电容(Cin1)和(Cin2)、A相上桥IGBT管(Sa1)、A相下桥IGBT管(Sa2)、A相交流IGBT开关(Sa3)和(Sa4)、B相上桥IGBT管(Sb1)、B相下桥IGBT管(Sb2)、B相交流IGBT开关(Sb3)和(Sb4)、C相上桥IGBT管(Sc1)、C相下桥IGBT管(Sc2)、C相交流IGBT开关(Sc3)和(Sc4)、A相上桥续流二极管(Da1)、A相下桥续流二极管(Da2)、B相上桥续流二极管(Db1)、B相下桥续流二极管(Db2)、C相上桥续流二极管(Dc1)、C相下桥续流二极管(Dc2)；所述A相上桥IGBT管(Sa1)的E极与A相下桥续流二极管(Da2)的阴极相连于连接点Oa，A相上桥续流二极管(Da1)的阳极与A相下桥IGBT管(Sa2)的C相连于连接点Ma，所述B相上桥IGBT管(Sb1)的E极与B相下桥续流二极管(Db2)的阴极相连于连接点Ob，B相上桥续流二极管(Db1)的阳极与B相下桥IGBT管(Sa2)的C极相连于连接点Mb，所述C相上桥IGBT管(Sc1)的E极与C相下桥续流二极管(Dc2)的阴极相连于连接点Oc，C相上桥续流二极管(Dc1)的阳极与C相下桥IGBT管(Sc2)的C极相连于连接点Mc；A相连接点Oa和直流电容器与电源中性点(N’)之间连接A相交流IGBT开关(Sa3)，所述A相交流IGBT开关Sa3的E极相连于连接点Oa且C极相连于直流电容器与电源中性点(N’)，A相连接点Ma和直流电容器与电源中性点(N’)之间连接A相交流IGBT开关(Sa4)，所述A相交流IGBT开关Sa4的C极相连于Ma、Sa4的E极相连于直流电容器与电源中性点(N’)；B相连接点Ob和直流电容器与电源中性点(N’)之间连接B相交流IGBT开关(Sb3)，所述B相交流IGBT开关Sb3的E极相连于连接点Ob、Sb3的C极相连于直流电容器与电源中性点(N’)，B相连接点Mb和直流电容器与电源中性点(N’)之间连接B相交流IGBT开关(Sb4)，所述B相交流IGBT开关Sb4的C极相连于连接点Mb、Sb4的E极相连于直流电容器与电源中性点(N’)；C相连接点Oc和直流电容器与电源中性点(N’)之间连接C相交流IGBT开关(Sc3)，所述C相交流IGBT开关Sc3的E极相连于连接点Oc、Sc3的C极相连于直流电容器与电源中性点(N’)，C相连接点Mc和直流电容器与电源中性点(N’)之间增加C相交流IGBT开关(Sc4)，所述C相交流IGBT开关Sc4的C极相连于连接点Mc、Sc4的E极相连于直流电容器与电源中性点(N’)；所述A相上桥续流二极管(Da1)、A相下桥续流二极管(Da2)、B相上桥续流二极管(Db1)、B相下桥续流二极管(Db2)、C相上桥续流二极管(Dc1)、和C相下桥续流二极管(Dc2)均采用SiC肖特基二极管。...

【技术特征摘要】
1.一种基于SiC二极管的三相改进型双Buck/Boost的变流器，包括直流侧和交流侧，其特征是，包括直流侧电容(Cin1)和(Cin2)、A相上桥IGBT管(Sa1)、A相下桥IGBT管(Sa2)、A相交流IGBT开关(Sa3)和(Sa4)、B相上桥IGBT管(Sb1)、B相下桥IGBT管(Sb2)、B相交流IGBT开关(Sb3)和(Sb4)、C相上桥IGBT管(Sc1)、C相下桥IGBT管(Sc2)、C相交流IGBT开关(Sc3)和(Sc4)、A相上桥续流二极管(Da1)、A相下桥续流二极管(Da2)、B相上桥续流二极管(Db1)、B相下桥续流二极管(Db2)、C相上桥续流二极管(Dc1)、C相下桥续流二极管(Dc2)；所述A相上桥IGBT管(Sa1)的E极与A相下桥续流二极管(Da2)的阴极相连于连接点Oa，A相上桥续流二极管(Da1)的阳极与A相下桥IGBT管(Sa2)的C相连于连接点Ma，所述B相上桥IGBT管(Sb1)的E极与B相下桥续流二极管(Db2)的阴极相连于连接点Ob，B相上桥续流二极管(Db1)的阳极与B相下桥IGBT管(Sa2)的C极相连于连接点Mb，所述C相上桥IGBT管(Sc1)的E极与C相下桥续流二极管(Dc2)的阴极相连于连接点Oc，C相上桥续流二极管(Dc1)的阳极与C相下桥IGBT管(Sc2)的C极相连于连接点Mc；A相连接点Oa和直流电容器与电源中性点(N’)之间连接A相交流IGBT开关(Sa3)，所述A相交流IGBT开关Sa3的E极相连于连接点Oa且C极相连于直流电容器与电源中性点(N’)，A相连接点Ma和直流电容器与电源中性点(N’)之间连接A相交流IGBT开关(Sa4)，所述A相交流IGBT开关Sa4的C极相连于Ma、Sa4的E极相连于直流电容器与电源中性点(N’)；B相连接点Ob和直流电容器与电源中性点(N’)之间连接B相交流IGBT开关(Sb3)，所述B相交流IGBT开关Sb3的E极相连于连接点Ob、Sb3的C极相连于直流电容器与电源中性点(N’)，B相连接点Mb和直流电容器与电源中性点(N’)之间连接B相交流IGBT开关(Sb4)，所述B相交流IGBT开关Sb4的C极相连于连接点Mb、Sb4的E极相连于直流电容器与电源中性点(N’)；C相连接点Oc和直流电容器与电源中性点(N’)之间连接C相交流IGBT开关(Sc3)，所述C相交流IGBT开关Sc3的E极相连于连接点Oc、Sc3的C极相连于直流电容器与电源中性点(N’)，C相连接点Mc和直流电容器与电源中性点(N’)之间增加C相交流IGBT开关(Sc4)，所述C相交流IGBT开关Sc4的C极相连于连接点Mc、Sc4的E极相连于直流电容器与电源中性点(N’)；所述A相上桥续流二极管(Da1)、A相下桥续流二极管(Da2)、B相上桥续流二极管(Db1)、B相下桥续流二极管(Db2)、C相上桥续流二极管(Dc1)、和C相下桥续流二极管(Dc2)均采用SiC肖特基二极管。2.根据权利要求1所述的基于SiC二极管的三相改进型双Buck/Boost的变流器，其特征在于，所述交流侧为LCL滤波器电路，所述LCL滤波器电路包括变流器侧第一滤波电感(La1)、变流器侧第二滤波电感(La2)、变流器侧第三滤波电感(Lb1)、变流器侧第四滤波电感(Lb2)、变流器侧第五滤波电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，马自应，
申请(专利权)人：南京德汇电气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32