抑制直流链电压尖峰的双线圈耦合电感型阻抗源逆变器制造技术

一种抑制直流链电压尖峰的双线圈耦合电感型阻抗源逆变器，属于电力电子技术领域。本发明专利技术针对现有双线圈耦合电感型阻抗源逆变器存在直流链电压尖峰过高易造成开关器件击穿的问题。它包括逆变桥电路，还包括电源电路以及钳位电路；所述电源电路包括直流电源V

Double coil coupled inductive source inverter for suppressing voltage spike of DC link

【技术实现步骤摘要】
抑制直流链电压尖峰的双线圈耦合电感型阻抗源逆变器
本专利技术涉及抑制直流链电压尖峰的双线圈耦合电感型阻抗源逆变器，属于电力电子

技术介绍
双线圈耦合电感型阻抗源逆变器，例如T源逆变器、LCCT型Z源逆变器及Γ源逆变器等，是未来适用于光伏发电，风力发电，生物质能发电等新能源的理想高升压比阻抗源逆变器。然而，目前的双线圈耦合电感型阻抗源逆变器普遍具有直流链电压尖峰过高的问题。在耦合电感型阻抗源逆变器的传统设计中，为了应对直流链电压尖峰过高而造成开关管击穿的问题，往往采用更高耐压的开关器件。然而由于高耐压的开关管器件掺杂度较低，电导调制效应较弱，故而有更高的导通电阻。这样的开关器件在工作的时候会产生更大的功率损耗。这不仅降低了电源的效率，同时也增大了开关器件失效的风险，而且相应散热片的体积也会增大，使得电源的便携性减弱。因此，针对以上不足，需要提供一种新的双线圈耦合电感型阻抗源逆变器，以能够钳位住直流链电压，从而提高逆变器的效率。
技术实现思路
针对现有双线圈耦合电感型阻抗源逆变器存在直流链电压尖峰过高易造成开关器件击穿的问题，本专利技术提供一种抑制直流链电压尖峰的双线圈耦合电感型阻抗源逆变器。本专利技术的一种抑制直流链电压尖峰的双线圈耦合电感型阻抗源逆变器，包括逆变桥电路，还包括电源电路以及钳位电路；所述电源电路包括直流电源Vin、电感Lin、二极管D1、双线圈耦合电感单元及电容C1；钳位电路包括电容C2、电容C3和二极管D2；直流电源Vin的正极连接电感Lin的一端，电感Lin的另一端连接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接电容C3的一端，电容C3的另一端连接直流电源Vin的负极；双线圈耦合电感单元包括两个串联连接的耦合电感，两个耦合电感的两端与中间引出端作为双线圈耦合电感单元的三个连接端；二极管D1的阳极连接二极管D2的阴极，二极管D1的阴极连接双线圈耦合电感单元的第一连接端，双线圈耦合电感单元的第二连接端与直流电源Vin的负极之间连接电容C1，双线圈耦合电感单元的第三连接端与二极管D2的阳极之间连接电容C2；双线圈耦合电感单元的第三连接端连接逆变桥电路的正向输入端，逆变桥电路的负向输入端连接直流电源Vin的负极；逆变桥电路用于为电网或负载供电。根据本专利技术的抑制直流链电压尖峰的双线圈耦合电感型阻抗源逆变器，所述双线圈耦合电感单元的第一种形式包括耦合电感N1和耦合电感N2，耦合电感N1的同名端作为所述第一连接端，耦合电感N1的异名端连接耦合电感N2的同名端，耦合电感N2的异名端作为所述第三连接端，耦合电感N2的同名端作为所述第二连接端。根据本专利技术的抑制直流链电压尖峰的双线圈耦合电感型阻抗源逆变器，所述逆变桥电路的输入电压Vdc为：式中K为耦合电感系数，d为直通占空比；令则输入电压Vdc为：则逆变桥电路的输出电压vo为：vo＝BMVin，式中M为调制比。根据本专利技术的抑制直流链电压尖峰的双线圈耦合电感型阻抗源逆变器，所述双线圈耦合电感单元的第二种形式包括耦合电感N1和耦合电感N2，耦合电感N1的同名端作为所述第一连接端，耦合电感N1的异名端连接耦合电感N2的异名端，耦合电感N1的异名端作为所述第三连接端，耦合电感N2的同名端作为所述第二连接端。根据本专利技术的抑制直流链电压尖峰的双线圈耦合电感型阻抗源逆变器，所述双线圈耦合电感单元的第三种形式包括耦合电感N1和耦合电感N2，耦合电感N1的同名端作为所述第一连接端，耦合电感N1的同名端连接耦合电感N2的同名端，耦合电感N2的异名端作为所述第二连接端，耦合电感N1的异名端作为所述第三连接端。本专利技术的有益效果：本专利技术针对现有的改进型T源逆变器、LCCT型Z源逆变器以及Γ源逆变器而提出，对具有不同连接形式双线圈耦合电感单元的逆变器，配合钳位电路实现对直流链电压尖峰的抑制，从而避免了开关器件被击穿的隐患，确保逆变器的运行稳定性；同时，本专利技术能够回收以电压尖峰形式消耗在开关管上的能量，进一步提高了逆变器的效率。附图说明图1是本专利技术所述抑制直流链电压尖峰的双线圈耦合电感型阻抗源逆变器的具体实施例一的结构示意图；图中逆变桥电路包括四个开关管S1、S2、S3和S4；图中Lf为逆变桥电路的输出滤波电感，Cf为逆变桥电路的输出滤波电容；图2是本专利技术所述抑制直流链电压尖峰的双线圈耦合电感型阻抗源逆变器的具体实施例二的结构示意图；图3是本专利技术所述抑制直流链电压尖峰的双线圈耦合电感型阻抗源逆变器的具体实施例三的结构示意图；图4是以具体实施例一为例的逆变器工作波形图；图中GSW为开关管驱动信号，iC1为流经电容C1的电流，iC2为流经电容C2的电流，iC3为流经电容C3的电流，i1为流经N1的电流，i2为流经N2的电流，iD2为流经二极管D2的电流，vD1为二极管D1两端的电压，vD2为二极管D2两端的电压；图5是图4中[t0,t1]时间段，逆变器的直通模式等效电路图；图中Iin为输入电流，vLin为电感Lin的两端电压，VLK为漏感LK的两端电压，VC1为电容C1两端电压，VC2为电容C2两端电压，VC3为电容C3两端电压，ist为流经开关管SW的电流，vdc为开关管SW的两端电压(直流母线电压),Io为负载电流，vLM为电感LM的两端电压。图6是图4中[t1,t2]时间段，逆变器的直通模式等效电路图；图7是图4中[t2,t3]时间段，逆变器的非直通模式等效电路图；图8是图4中[t3,t0]时间段，逆变器的非直通模式等效电路图；图9是现有改进型T源逆变器电路的直通模式等效工作电路图；图10是现有改进型T源逆变器电路的非直通模式等效工作电路图；图11是以具体实施一的逆变器为例，输入电压电流和输出电压电流的实验波形图；图12是以具体实施一的逆变器为例，电路中二极管电流电压和直流链电压的实验波形图；图13是现有改进型T源逆变器电路的二极管电流电压和直流链电压的实验波形图；图14是具体实施例一所述的逆变器与现有改进型T源逆变器的效率对比图；图14中标记的新型阻抗源逆变器配置1为本专利技术具体实施例一所述的逆变器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。具体实施方式一、结合图1至图3所示，本专利技术提供了一种抑制直流链电压尖峰的双线圈耦合电感型阻抗源逆变器，包括逆变桥电路，还包括电源电路以及钳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抑制直流链电压尖峰的双线圈耦合电感型阻抗源逆变器，包括逆变桥电路，其特征在于，还包括电源电路以及钳位电路；/n所述电源电路包括直流电源V

【技术特征摘要】
1.一种抑制直流链电压尖峰的双线圈耦合电感型阻抗源逆变器，包括逆变桥电路，其特征在于，还包括电源电路以及钳位电路；
所述电源电路包括直流电源Vin、电感Lin、二极管D1、双线圈耦合电感单元及电容C1；
钳位电路包括电容C2、电容C3和二极管D2；
直流电源Vin的正极连接电感Lin的一端，电感Lin的另一端连接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接电容C3的一端，电容C3的另一端连接直流电源Vin的负极；
双线圈耦合电感单元包括两个串联连接的耦合电感，两个耦合电感的两端与中间引出端作为双线圈耦合电感单元的三个连接端；
二极管D1的阳极连接二极管D2的阴极，二极管D1的阴极连接双线圈耦合电感单元的第一连接端，双线圈耦合电感单元的第二连接端与直流电源Vin的负极之间连接电容C1，双线圈耦合电感单元的第三连接端与二极管D2的阳极之间连接电容C2；
双线圈耦合电感单元的第三连接端连接逆变桥电路的正向输入端，逆变桥电路的负向输入端连接直流电源Vin的负极；逆变桥电路用于为电网或负载供电。


2.根据权利要求1所述的抑制直流链电压尖峰的双线圈耦合电感型阻抗源逆变器，其特征在于，所述双线圈耦合电感单元包括耦合电感N1和耦合电感N2，
耦合电感N1的同名端作为所述第一连接端，耦合电感N1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鸿鹏，张书鑫，张伟，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22