一种CLLC双向谐振变换器级联并网逆变器及其抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种CLLC双向谐振变换器级联并网逆变器及其抑制方法，第一输入直流电源V

【技术实现步骤摘要】
一种CLLC双向谐振变换器级联并网逆变器及其抑制方法


[0001]本专利技术属于电力
，具体涉及一种CLLC双向谐振变换器级联并网逆变器及其抑制方法。

技术介绍

[0002]两级式单相逆变器系统通常应用于两种功率变换场合，一是前级整流器将交流电转换为稳定的直流电供给后级的直流变换器，进而为直流负载提供稳定的直流电能，二是新能源发电的应用场合，前级直流变换器对输入的直流电压升压至额定母线电压，由后级的单相逆变器转换为交流电以实现并网或供给交流负载。由于两级式单相逆变器系统可以有效地避免前后两级控制上的耦合，因此在新能源发电、微网储能、轨道交通、电动汽车充电等场合得到了广泛的应用。但是在单相DC
‑
AC系统中，由于其输出功率呈现二倍频波动特性，不可避免地在前级直流变换器和输入源中产生二次谐波震荡，表现为二次谐波电流或二次谐波电压。在输入侧为光伏的系统中，二次谐波电流的引入会使得最大功率处出现波动，影响最大功率点追踪的效果和性能。在储能应用场合，二次谐波电流的馈入将极大地降低电池的容量和寿命，进一步地降低系统的可靠性。除此之外，对于前级直流变换器采用谐振变换器的应用场合，如双有源全桥逆变器，LLC谐振变换器、CLLC双向谐振变换器等，该二次谐波电流的注入还会使得变换器失去软开关的特性，导致系统损耗增加，效率降低。若直流母线电压产生二倍频波动，将直接影响并网逆变器的输出电能质量，带来电网的谐波问题。
[0003]在传统设计中，直流变换器利用无源元件，尤其是能量密度远大于磁性元件的电容器来缓冲电源和负荷的周期性低频功率波动。由于电容的大小与电压的波动量成反比，因此在高电能质量的应用场合，通常采用大容值电解电容来减少母线电压的波动，但与此同时也带来系统体积庞大，功率密度降低等问题。
[0004]近年来，不少学者就此提出了很多解决的方法。例如在直流母线上增加小容量的功率解耦变换器，将二倍频能量转移至变换器中，但也带来了控制难度增加的问题；或者通过在控制环路中增加并联或串联的虚拟阻抗，获得一定的电感低频电流纹波和母线纹波抑制效果，实现无源元件最优化低频纹波功率分配。但目前已有的功率解耦方法仍然未能从本质上解决小容值和低纹波的固有矛盾。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种CLLC双向谐振变换器级联并网逆变器及其抑制方法，该并网逆变器基于差异分裂电容设计，在不改变现有拓扑的前提下，通过差异电容化设计和电容电荷精确控制，实现瞬时纹波功率补偿和电容电压纹波互补，从而减小母线储能元件。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术手段：
[0007]一种CLLC双向谐振变换器级联并网逆变器，包括输入直流电源V
in
、第一CLLC双向
谐振变换器模块、第二CLLC双向谐振变换器模块、全控逆变桥INV；第一CLLC双向谐振变换器模块和第二CLLC双向谐振变换器模块采用输入并联输出串联结构；
[0008]第一输入直流电源V
in
的正极接第一CLLC双向谐振变换器模块的输入正极和第二CLLC双向谐振变换器模块的输入正极，第一输入直流电源V
in
的负极接第一CLLC双向谐振变换器模块的输入负极和第二CLLC双向谐振变换器模块的输入负极，第一CLLC双向谐振变换器模块的输出正极接全控逆变桥INV直流母线正极，第一CLLC双向谐振变换器模块的输出负极接第二CLLC双向谐振变换器模块的输出正极，第二CLLC双向谐振变换器模块的输出负极接全控逆变桥INV直流母线负极，全控逆变桥输出接单相交流电网或交流负载。
[0009]可选的，所述第一CLLC双向谐振变换器模块包括原边全桥、隔离谐振腔、副边全桥组成，原边全桥包含4个均带反向二极管的N沟道型MOSFET功率管Q1、MOSFET功率管Q2、MOSFET功率管Q3、MOSFET功率管Q4，隔离谐振腔包含谐振电容C
r1
、谐振电感L
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、变压器T1、变压器励磁电感L
m1
、谐振电容C
r2
、谐振电感L
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，副边全桥包含4个带反向二极管的N沟道型MOSFET功率管Q5、MOSFET功率管Q6、MOSFET功率管Q7、MOSFET功率管Q8、输出电容C1；MOSFET功率管Q1的漏极和MOSFET功率管Q2的漏极接输入直流电源V
in
的正极，MOSFET功率管Q1的源极和MOSFET功率管Q2的源极分别接MOSFET功率管Q3的漏极和MOSFET功率管Q4的漏极，MOSFET功率管Q3的源极接MOSFET功率管Q4的源极和输入直流电源V
in
的负极，谐振电容C
r1
的正极接MOSFET功率管Q1的源极，谐振电容C
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的负极接谐振电感L
r1
的正极，谐振电感L
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的负极接变压器T1原边正极和励磁电感L
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的正极，变压器T1原边负极接励磁电感L
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的负极和MOSFET功率管Q2的源极；谐振电感L
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的正极接变压器T1副边正极，谐振电感L
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的负极接谐振电容C
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的正极，谐振电容C
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的负极接MOSFET功率管Q5的源极和MOSFET功率管Q7的漏极，MOSFET功率管Q5的漏极接MOSFET功率管Q6的漏极，MOSFET功率管Q6的源极接MOSFET功率管Q8的漏极和变压器T1的副边负极，MOSFET功率管Q7的源极接MOSFET功率管Q8的源极；输出电容C1的正极接第一CLLC双向谐振变换器模块的输出正极，输出电容C1的负极接第一CLLC双向谐振变换器模块的输出负极和第二CLLC双向谐振变换器模块的输出正极。
[0010]可选的，所述第二CLLC双向谐振变换器模块包括原边全桥、隔离谐振腔、副边全桥组成，原边全桥包含4个带反向二极管的N沟道型MOSFET功率管Q9、MOSFET功率管Q
10
、MOSFET功率管Q
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、MOSFET功率管Q
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，隔离谐振腔包含谐振电容C
r3
、谐振电感L
r3
、变压器T2、变压器励磁电感L
m2
、谐振电容C
r4
、谐振电感L
r4
，副边全桥包含4个均带反向二极管的N沟道型MOSFET功率管Q
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、MOSFET功率管Q
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、MOSFET功率管Q
15
、MOSFET功率管Q
16
，输出电容C2；MOSFET功率管Q9的漏极和MOSFET功率管Q
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的漏极接输入直流电源V
in
的正极，MOSFET功率管Q9的源极和MOSFET功率管Q
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的源极分别接MOSFET功本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CLLC双向谐振变换器级联并网逆变器，其特征在于，包括输入直流电源V
in
、第一CLLC双向谐振变换器模块、第二CLLC双向谐振变换器模块、全控逆变桥INV；第一CLLC双向谐振变换器模块和第二CLLC双向谐振变换器模块采用输入并联输出串联结构；第一输入直流电源V
in
的正极接第一CLLC双向谐振变换器模块的输入正极和第二CLLC双向谐振变换器模块的输入正极，第一输入直流电源V
in
的负极接第一CLLC双向谐振变换器模块的输入负极和第二CLLC双向谐振变换器模块的输入负极，第一CLLC双向谐振变换器模块的输出正极接全控逆变桥INV直流母线正极，第一CLLC双向谐振变换器模块的输出负极接第二CLLC双向谐振变换器模块的输出正极，第二CLLC双向谐振变换器模块的输出负极接全控逆变桥INV直流母线负极，全控逆变桥输出接单相交流电网或交流负载。2.根据权利要求1所述的一种CLLC双向谐振变换器级联并网逆变器，其特征在于，所述第一CLLC双向谐振变换器模块包括原边全桥、隔离谐振腔、副边全桥组成，原边全桥包含4个均带反向二极管的N沟道型MOSFET功率管Q1、MOSFET功率管Q2、MOSFET功率管Q3、MOSFET功率管Q4，隔离谐振腔包含谐振电容C
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、谐振电感L
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、变压器T1、变压器励磁电感L
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、谐振电容C
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，副边全桥包含4个带反向二极管的N沟道型MOSFET功率管Q5、MOSFET功率管Q6、MOSFET功率管Q7、MOSFET功率管Q8、输出电容C1；MOSFET功率管Q1的漏极和MOSFET功率管Q2的漏极接输入直流电源V
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的正极，MOSFET功率管Q1的源极和MOSFET功率管Q2的源极分别接MOSFET功率管Q3的漏极和MOSFET功率管Q4的漏极，MOSFET功率管Q3的源极接MOSFET功率管Q4的源极和输入直流电源V
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的负极，谐振电容C
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的正极接MOSFET功率管Q1的源极，谐振电容C
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的负极接变压器T1原边正极和励磁电感L
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的正极，变压器T1原边负极接励磁电感L
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的负极接谐振电容C
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的正极，谐振电容C
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的负极接MOSFET功率管Q5的源极和MOSFET功率管Q7的漏极，MOSFET功率管Q5的漏极接MOSFET功率管Q6的漏极，MOSFET功率管Q6的源极接MOSFET功率管Q8的漏极和变压器T1的副边负极，MOSFET功率管Q7的源极接MOSFET功率管Q8的源极；输出电容C1的正极接第一CLLC双向谐振变换器模块的输出正极，输出电容C1的负极接第一CLLC双向谐振变换器模块的输出负极和第二CLLC双向谐振变换器模块的输出正极。3.根据权利要求1所述的一种CLLC双向谐振变换器级联并网逆变器，其特征在于，所述第二CLLC双向谐振变换器模块包括原边全桥、隔离谐振腔、副边全桥组成，原边全桥包含4个带反向二极管的N沟道型MOSFET功率管Q9、MOSFET功率管Q
10
、MOSFET功率管Q
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、MOSFET功率管Q
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，隔离谐振腔包含谐振电容C
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、谐振电感L
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、变压器T2、变压器励磁电感L
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、谐振电容C
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、谐振电感L
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，副边全桥包含4个均带反向二极管的N沟道型MOSFET功率管Q
13
、MOSFET功率管Q
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、MOSFET功率管Q
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、MOSFET功率管Q
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，输出电容C2；MOSFET功率管Q9的漏极和MOSFET功率管Q
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的漏极接输入直流电源V
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的正极，MOSFET功率管Q9的源极和MOSFET功率管Q
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的源极分别接MOSFET功率管Q
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的漏极和MOSFET功率管Q
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的漏极，MOSFET功率管Q
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的源极接MOSFET功率管Q
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的源极和输入直流电源V
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的负极；谐振电容C
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的正极接MOSFET功率管Q9的源极，谐振电容C

【专利技术属性】
技术研发人员：张岩，王子铟，李震朝，刘进军，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：