一种用于储能逆变一体装置后级的三电平双降压变换电路制造方法及图纸

一种用于储能逆变一体装置后级的三电平双降压变换电路，包括储能电池，双向DC

【技术实现步骤摘要】
一种用于储能逆变一体装置后级的三电平双降压变换电路


[0001]本专利技术涉及电力电子电能变换
，具体是一种用于储能逆变一体装置后级的三电平双降压变换电路。

技术介绍

[0002]储能系统是微电网的重要组成环节，其对微电网的安全可靠运行起到关键作用。储能逆变一体装置作为储能系统的重要组成设备，其性能的优劣将很大程度上影响微电网的稳定运行。
[0003]传统储能逆变一体装置后级所使用的逆变器主要为两电平逆变器，但两电平逆变器拓扑中的功率半导体器件通常要承受整个直流母线电压，导致产生较大的开关损耗，这不利于储能逆变一体装置性能的进一步提升。为降低两电平逆变器的开关管电压应力和功率损耗，国内外学者对逆变器拓扑结构进行优化，将多电平技术融入到逆变器电路拓扑中来构建多电平逆变器。多电平逆变器相对于两电平逆变器，因其输出电平数多，所以其输出波形正弦化程度更高、开关管电压应力更小、效率更高。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种用于储能逆变一体装置后级的三电平双降压变换电路，该逆变电路将多电平技术与双降压电路结构相结合，相较于传统两电平逆变电路，减小了开关管所承受的电压应力和输出谐波含量，提升了输出电能质量以及效率。
[0005]本专利技术采取的技术方案为：
[0006]一种用于储能逆变一体装置后级的三电平双降压变换电路，包括开关管S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7，二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7，滤波电感L1、L2，电容C1、C2；
[0007]电容C1正极连接开关管S1漏极，其连接节点构成端点p；
[0008]电容C2负极连接开关管S7源极，其连接节点构成端点m；
[0009]电容C1负极分别连接电容C2正极、二极管D3阳极、二极管D5负极，其连接节点构成端点n；
[0010]开关管S7漏极分别连接开关管S5源极、开关管S6源极、二极管D1阳极、二极管D2阳极，其连接节点构成端点d；
[0011]开关管S1源极分别连接开关管S2漏极、开关管S3漏极，其连接节点构成端点c；
[0012]开关管S3源极分别连接电感L2另一端、二极管D2阴极，其连接节点构成端点b；
[0013]开关管S2源极分别连接二极管D1阴极、二极管D4阳极、二极管D6阴极，二极管D7阳极，其连接节点构成端点a；
[0014]二极管D7阴极与电感L1一端相连接；开关管S5漏极分别与负载R
L
一端、电感L1另一端相连接；开关管S6漏极分别与负载R
L
另一端、电感L2一端相连接；
[0015]开关管S4漏极分别连接二极管D3阴极、二极管D4阴极；开关管S4源极分别连接二极管D5阳极、二极管D6阳极。
[0016]该变换电路中，开关管S2、开关管S3、二极管D1、二极管D2、电感L1和电感L2组成双降压电路结构。
[0017]所述开关管S1～S7为带体二极管的MOSFET或IGBT。
[0018]所述端点p、端点m连接双向DC
‑
DC变化器输出侧，双向DC
‑
DC变化器输入侧连接储能电池。
[0019]所述电容C1、C2为电容值相等的分裂电容。
[0020]所述变换电路正常工作时，共有六种工作模式，其中，在输出交流电压u
o
正、负半周期内各有三种工作模式：
[0021](1)输出交流电压u
o
正半周期三种工作模式如下：
[0022]模式一：开关管S1、S2、S6、S7导通，其余开关管关断。储能电池对电感L1和负载R
L
提供能量，电感L1电流i
L1
线性上升。此模态下，输出电流i
o
＝i
L1
，输出电压u
o
>0，端点a与端点b之间的电压u
ab
＝+U
s
。
[0023]模式二：开关管S4、S6、S7导通，其余开关管关断。电容C2对电感L1和负载R
L
提供能量，电感L1电流i
L1
线性上升，电容C2电压下降；储能电池对电容C1充电，电容C1电压上升。此模态下，输出电流i
o
＝i
L1
，输出电压u
o
>0，端点a与端点b之间的电压u
ab
＝+U
s
/2。
[0024]模式三：开关管S6导通，其余开关管关断。电感L1电流i
L1
经二极管D1续流并为负载R
L
提供能量，电流i
L1
线性下降。电容C1和C2处于充电状态，电容C1和C2的电压上升。此模态下，输出电流i
o
＝i
L1
，输出电压u
o
>0，端点a与端点b之间的电压u
ab
＝0。
[0025](2)输出交流电压u
o
负半周期三种工作模式如下：
[0026]模式四：开关管S5导通，其余开关管关断。电感L2电流i
L2
经二极管D2续流并为负载R
L
提供能量，电流i
L2
线性下降。储能电池对电容C1和C2充电，电容C1和C2的电压上升。此模态下，输出电流i
o
＝
‑
i
L2
，输出电压u
o
<0，端点a与端点b之间的电压u
ab
＝0。
[0027]模式五：开关管S1、S3、S4、S5导通，其余开关管关断。电容C1对电感L2和负载R
L
提供能量，电感L2电流i
L2
线性上升，电容C1电压下降；储能电池对电容C2充电，电容C2电压上升。此模态下，输出电流i
o
＝
‑
i
L2
，输出电压u
o
<0，端点a与端点b之间的电压u
ab
＝
‑
U
s
/2。
[0028]模式六：开关管S1、S3、S5、S7导通，其余开关管关断。储能电池对电感L2和负载R
L
提供能量，电感L2电流i
L2
线性上升。此模态下，输出电流i
o
＝
‑
i
L2
，输出电压u
o
<0，端点a与端点b之间的电压u
ab
＝
‑
U
s
。
[0029]本专利技术一种用于储能逆变一体装置后级的三电平双降压变换电路，技术效果如下：
[0030]1)本专利技术采用双降压式结构，保留了双降压逆变器无开关管体二极管反向恢复问题和无桥臂直通隐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于储能逆变一体装置后级的三电平双降压变换电路，包括开关管S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7，二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7，滤波电感L1、L2，电容C1、C2；其特征在于：电容C1正极连接开关管S1漏极，其连接节点构成端点p；电容C2负极连接开关管S7源极，其连接节点构成端点m；电容C1负极分别连接电容C2正极、二极管D3阳极、二极管D5负极，其连接节点构成端点n；开关管S7漏极分别连接开关管S5源极、开关管S6源极、二极管D1阳极、二极管D2阳极，其连接节点构成端点d；开关管S1源极分别连接开关管S2漏极、开关管S3漏极，其连接节点构成端点c；开关管S3源极分别连接电感L2另一端、二极管D2阴极，其连接节点构成端点b；开关管S2源极分别连接二极管D1阴极、二极管D4阳极、二极管D6阴极，二极管D7阳极，其连接节点构成端点a；二极管D7阴极与电感L1一端相连接；开关管S5漏极分别与负载R
L
一端、电感L1另一端相连接；开关管S6漏极分别与负载R
L
另一端、电感L2一端相连接；开关管S4漏极分别连接二极管D3阴极、二极管D4阴极；开关管S4源极分别连接二极管D5阳极、二极管D6阳极。2.根据权利要求1所述一种用于储能逆变一体装置后级的三电平双降压变换电路，其特征在于：该变换电路中，开关管S2、开关管S3、二极管D1、二极管D2、电感L1和电感L2组成双降压电路结构。3.根据权利要求1所述一种用于储能逆变一体装置后级的三电平双降压变换电路，其特征在于：所述开关管S1～S7为带体二极管的MOSFET或IGBT。4.根据权利要求1所述一种用于储能逆变一体装置后级的三电平双降压变换电路，其特征在于：所述端点p、端点m连接双向DC
‑
DC变化器输出侧，双向DC
‑
DC变化器输入侧连接储能电池。5.根据权利要求1所述一种用于储能逆变一体装置后级的三电平双降压变换电路，其特征在于：所述电容C1、C2为电容值相等的分裂电容。6.根据权利要求1～5所述任意一项用于储能逆变一体装置后级的三电平双降压变换电路，其特征在于：所述变换电路正常工作时，共有六种工作模式，其中，在输出交流电压u
o
正、负半周期内各有三种工作模式：(1)输出交流电压u
o
正半周期三种工作模式如下：模式一：开关管S1、S2、S6、S7导通，其余开关管关断；储能电池对电感L1和负载R
L
提供能量，电感L1电流i
L1
线性上升；此模态下，输出电流i
o
＝i
L1
，输出电压u
o
>0，端点a与端点b之间的电压u
ab
＝+U
s
；模式二：开关管S4、S6、S7导通，其余开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：马辉，潘宇，范李平，姚俊伟，谢琼瑶，何奇，王海亮，李振华，程江洲，黄悦华，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：