单级三相大升压比级联电压型准阻抗源逆变器制造技术

一种单级三相大升压比级联电压型准阻抗源逆变器电路结构，是由输入直流电源、大升压比阻抗网络、三相逆变桥、三相滤波器、三相交流负载或三相交流电网依序级联构成；所述的大升压比阻抗网络是由储能电感和依序级联的n个相同的SLCC型二端口阻抗网络单元串联构成，其中n为大于1的自然数；每个SLCC型二端口阻抗网络单元，是由一个功率二极管、一个储能电感、两个储能电容构成；所述的三相逆变桥是由六个两象限功率开关构成。这种逆变器能将不稳定的宽变化范围低压直流电单级变换成稳定、优质的三相正弦交流电，具有单级功率变换、功率密度高、变换效率高、升压比大、输出波形质量高、可靠性高、成本低等优点，适用于中大容量三相逆变场合。

【技术实现步骤摘要】
单级三相大升压比级联电压型准阻抗源逆变器
本专利技术所涉及的一种单级三相大升压比级联电压型准阻抗源逆变器，属电力电子技术。
技术介绍
逆变器是应用功率半导体器件将直流电变换成交流电的一种静止变流装置，供交流负载使用或与交流电网并网发电。由于石油、煤和天然气等化石能源(不可再生能源)日益紧张、环境污染严重、全球变暖、核能生产会产生核废料和污染环境等原因，能源和环境已成为21世纪人类所面临的重大问题。太阳能、风能、氢能、潮汐能和地热能等可再生能源(绿色能源)，具有清洁无污染、廉价、可靠、丰富等优点，其开发和利用越来越受到人们的重视，这对世界各国经济的持续发展具有相当重要的意义。太阳能、风能、氢能、潮汐能、地热能等可再生能源转化的直流电能通常是不稳定的，需要采用逆变器将其变换成交流电能供给负载使用或与交流电网并网发电。在以直流发电机、蓄电池、太阳能电池、燃料电池、风力机等为主直流电源的变换场合，逆变器具有广泛的应用前景。目前，中大容量逆变场合通常采用传统的三相电压型PWM逆变器电路结构。这类逆变器正常工作时必须满足直流侧电压大于交流侧线电压的峰值，故存在一个明显的缺陷当直流侧电压(如光伏电池输出能力)降低时，如阴雨天或夜晚，整个发电系统将难以正常运行，系统的利用率下降。对此，常采用如下两种方法来解决(I)前级加Boost型直流变换器或高频隔离型DC-DC变换器，增加了功率变换级数、电路复杂性、损耗和成本；(2)输出加三相工频变压器，大大增加了系统的体积、重量和成本，难以适应铜铁原材料价格急剧上涨的今天。因此，寻求一种桥臂无须设死区时间、高可靠性、单级电路结构的新型三相大升压比级联电压型准阻抗源逆变器已迫在眉睫。这对于有效地克服传统PWM变换器存在的桥臂须设死区时间、升压比不够大(非隔离型)、系统的体积重量大和成本高(输出加三相工频变压器)等缺陷，提高变换系统的输出波形质量、可靠性和降低输入侧EMI，拓宽电力电子学逆变技术和可再生能源发电技术理论，推动新能源发电产业的发展以及发展节能型与节约型社会均具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术目的是要提供一种具有大升压比、单级功率变换、功率密度高、变换效率高、输出波形质量高、可靠性高、输入电压变化范围宽、成本低、适用于中大容量逆变场合等特点的单级三相大升压比级联电压型准阻抗源逆变器。本专利技术的技术方案在于一种单级三相大升压比级联电压型准阻抗源逆变器，是由输入直流电源、大升压比阻抗网络、三相逆变桥、三相滤波器、三相交流负载或三相交流电网依序级联构成；所述的大升压比阻抗网络是由储能电感Ltl和依序级联的η个相同的3SLCC型二端口阻抗网络单元串联构成，其中η为大于I的自然数；每个SLCC型二端口阻抗网络单元，是由一个功率二极管S」、一个储能电感Lj、两个储能电容Cj和C/构成，功率二极管Sj的阴极与储能电感Lj的一端、储能电容Cj的正极性端相连接,储能电感Lj的另一端、功率二极管I的阳极分别与储能电容C/的正、负极性端相连接，储能电容的负极性端与输入直流电源的负极性端连接成公共端，功率二极管S」与储能电容C/的连接端和储能电容Cj的公共端构成了第j个SLCC型二端口阻抗网络单元的输入端口，储能电感Lj与储能电容C/的连接端和储能电容&的公共端构成了第j个SLCC型二端口阻抗网络单元的输出端口，功率二极管S1与储能电容C/的连接端和输入直流电源正极性端之间串联有储能电感U，其中j为不大于η的自然数；所述的三相逆变桥是由六个承受单向电压应力和双向电流应力的两象限功率开关构成。本专利技术将“由三相逆变桥、三相滤波器、(三相工频变压器)级联构成的传统单级三相PWM变换器电路结构或多级级联PWM变换器电路结构”构建为“由大升压比阻抗网络、三相逆变桥和三相滤波器依序级联构成的单级电路结构”，首次提出了单级三相大升压比级联电压型准阻抗源逆变器新概念与电路结构，即通过提供依序级联的η个相同的SLCC型二端口阻抗网络单元，利用前级SLCC型二端口阻抗网络单元的输出作为后级SLCC型二端口阻抗网络单元的输入来提高逆变器的升压比。通过调节SLCC型二端口阻抗网络单元的阶数η和逆变器储能电感的充磁占空比Dtl=TcZTs来实现逆变器升压比的调节，其中Ts为高频开关周期时间，T0为三相逆变桥在一个Ts内的桥臂直通时间。本专利技术的优点在于本专利技术能将不稳定的宽变化范围低压直流电单级变换成稳定、优质的三相正弦交流电，具有单级功率变换、功率密度高、变换效率高、升压比大、输出波形质量高、可靠性高、成本低等优点，适用于中大容量三相无源逆变和并网逆变场合。附图说明图I.单级三相大升压比级联电压型准阻抗源逆变器的电路结构。图2.单级三相大升压比级联电压型准阻抗源逆变器的原理波形。图3.单级三相大升压比级联电压型准阻抗源逆变器的电路拓扑实例一——三相 LC波式电路原理图。图4.单级三相大升压比级联电压型准阻抗源逆变器的电路拓扑实例二——三相 LCL滤波式电路原理图。图5.单级三相大升压比级联电压型准阻抗源逆变器储能电感在桥臂直通期间 D0Ts的充磁等效电路S1丨,S3 ; >S5 ;、S/ ,S6 ; ,S2 ;导通。图6.单级三相大升压比级联电压型准阻抗源逆变器储能电感在桥臂非直通期间 (I-Dtl) Ts模态O (000)时的祛磁等效电路一S/、S/ ,S2 ;导通和S/ ,S3 ;、S5 ,截止。图7.单级三相大升压比级联电压型准阻抗源逆变器储能电感在桥臂非直通期间 (I-Dtl) Ts模态1(001)时的祛磁等效电路一S4 ’、S5 ’、S6 ’导通和S1 ’、S2 ’、S3 ’截止。图8.单级三相大升压比级联电压型准阻抗源逆变器储能电感在桥臂非直通期间 (I-Dtl) Ts模态2 (010)时的祛磁等效电路一S^ ,S3 ;、S4 ,导通和S/、S5 ,、S/截止。图9.单级三相大升压比级联电压型准阻抗源逆变器储能电感在桥臂非直通期间 (I-Dtl)Ts模态3(011)时的祛磁等效电路一S^、S/ ,S5 ;导通和S/ ,S2 ;、S/截止。图10.单级三相大升压比级联电压型准阻抗源逆变器储能电感在桥臂非直通期间(I-Dtl) Ts模态4 (100)时的祛磁等效电路一S/ ,S2 ;、S/导通和、S/ ,S5 ;截止。图11.单级三相大升压比级联电压型准阻抗源逆变器储能电感在桥臂非直通期间(I-Dtl) Ts模态5 (101)时的祛磁等效电路一S/ ,S5 ;、S/导通和,S3 ;、S/截止。图12.单级三相大升压比级联电压型准阻抗源逆变器储能电感在桥臂非直通期间(I-Dtl) Ts模态6 (110)时的祛磁等效电路一S/、S2' ,S3 ;导通和S/ ,S5 ;、S/截止。图13.单级三相大升压比级联电压型准阻抗源逆变器储能电感在桥臂非直通期间(I-Dtl)Ts模态7(111)时的祛磁等效电路一S/ ,S3 ; >S5 ;导通和S/、S/ ,S2 ;截止。图14.单级三相大升压比级联电压型准阻抗源逆变器的控制原理框图。图15.单级三相大升压比级联电压型准阻抗源逆变器的控制原理波形。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术的技术方案做进一步描述。单级三相大升压比级联电压型准阻抗源逆变器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单级三相大升压比级联电压型准阻抗源逆变器，其特征在于：这种逆变器电路结构是由输入直流电源、大升压比阻抗网络、三相逆变桥、三相滤波器、三相交流负载或三相交流电网依序级联构成；所述的大升压比阻抗网络是由储能电感L0和依序级联的n个相同的SLCC型二端口阻抗网络单元串联构成，其中n为大于1的自然数；每个SLCC型二端口阻抗网络单元，是由一个功率二极管Sj、一个储能电感Lj、两个储能电容Cj和Cj′构成，功率二极管Sj的阴极与储能电感Lj的一端、储能电容Cj的正极性端相连接，储能电感Lj的另一端、功率二极管Sj的阳极分别与储能电容Cj′的正、负极性端相连接，储能电容Cj的负极性端与输入直流电源的负极性端连接成公共端，功率二极管Sj与储能电容Cj′的连接端和储能电容Cj的公共端构成了第j个SLCC型二端口阻抗网络单元的输入端口,储能电感Lj与储能电容Cj′的连接端和储能电容Cj的公共端构成了第j个SLCC型二端口阻抗网络单元的输出端口,功率二极管S1与储能电容C1′的连接端和输入直流电源正极性端之间串联有储能电感L0，其中j为不大于n的自然数；所述的三相逆变桥是由六个承受单向电压应力和双向电流应力的两象限功率开关构成。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈道炼，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：