二极管箝位型在线拓扑可切换逆变器制造技术

二极管箝位型在线拓扑可切换逆变器，涉及一种在线拓扑可切换型逆变器，属于电能变换领域。它为了解决现有逆变器不能在电源的较宽发电范围内获得较高的工作效率的问题。本发明专利技术包括第一二极管箝位型逆变器、第二二极管箝位型逆变器和双向开关S3。在较低直流输入电压时，工作在级联逆变器模式，在中等直流输入电压时，切换为两电平逆变器模式，在较高直流输入电压时，切换为二极管箝位型逆变器模式，采用单级式结构即可实现较宽直流输入电压范围的工作，系统结构简单，体积降低20%；通过拓扑模式的切换，在实现较宽直流输入电压范围的直流-交流逆变的同时，开关损耗降低10%，逆变器工作效率提高10%。本发明专利技术适用于电能变换领域。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】二极管箝位型在线拓扑可切换逆变器，涉及一种在线拓扑可切换型逆变器，属于电能变换领域。它为了解决现有逆变器不能在电源的较宽发电范围内获得较高的工作效率的问题。本专利技术包括第一二极管箝位型逆变器、第二二极管箝位型逆变器和双向开关S3。在较低直流输入电压时，工作在级联逆变器模式，在中等直流输入电压时，切换为两电平逆变器模式，在较高直流输入电压时，切换为二极管箝位型逆变器模式，采用单级式结构即可实现较宽直流输入电压范围的工作，系统结构简单，体积降低20%；通过拓扑模式的切换，在实现较宽直流输入电压范围的直流-交流逆变的同时，开关损耗降低10%，逆变器工作效率提高10%。本专利技术适用于电能变换领域。【专利说明】二极管箝位型在线拓扑可切换逆变器
本专利技术涉及一种在线拓扑可切换型逆变器，属于电能变换领域。
技术介绍
当今世界的能源紧缺、环境日益恶化等问题已经受到广泛关注。具有清洁、零污染特性的光伏发电技术为解决能源问题提供了新的发展方向。由于光伏发电源受到太阳光强的影响，其输出电压呈现波动性较大的特点，难以直接应用于并网发电或者恒压交流电源等领域。为解决上述问题，基于DC-DC-AC的两级式变换结构、单级式的Z源逆变器结构以及多电平功率变换结构均在光伏发电系统中有所应用。DC-DC-AC的两级结构主要由光伏电池，DC-DC变换器，DC-AC逆变器组成。其中DC-DC变换器负责直流母线电压恒定控制，以使得直流母线电压保持恒定，减小对交流侧输出电压的影响，另外使系统能够始终满足交流逆变所需的电压约束条件。这种两级结构，一方面可以得到稳定的直流电压、拓宽发电范围，另一方面易于实现最大发电功率点跟踪控制。但是这种结构的发电范围受限于直流逆变器的升压比，而且难以大功率化。另外两级式结构的损耗较大，导致系统整体效率降低。单级结构的Z源逆变器能够同时实现直流电压的升压控制和DC-AC逆变控制。Z源逆变器系统里，主要通过由两个电容和两个电感构成的Z源网络，再经过逆变器，将能量输入电网。这种Z源结构允许逆变器工作在直通或断路状态，从而实现升降压，增加了逆变电路工作的安全性，而且单级结构减少了一个开关器件，简化了控制、驱动电路。但是，Z源逆变器直流侧电压受Z源变换器电感和负载的影响较大，当负载较小或电感值较低时，直流母线电压会产生跌落，对交流输出电压造成影响。近年来，多电平逆变技术在光伏发电领域的应用逐渐受到关注。多电平逆变技术由于其等效开关频率高，因此采用较小的滤波器即可以获得较高的电能质量，并可以降低滤波器的高频损耗。利用级联型多电平逆变器能够将发电源的输出电压进行叠加的特性，可以提高逆变器输出电压等级，易于实现在较小发电功率时的运行，由此拓宽光伏发电源的发电功率下限。但是在发电功率较大时，直流电压升高，滤波器损耗随之增加，同样降低了系统效率。多电平逆变技术用于光伏发电系统的共性不利因素是，由于功率器件多，开关损耗大，与两电平逆变器相比，其效率降低明显。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有逆变器不能在电源的较宽发电范围内(200?800V)获得较高的工作效率的问题，提供一种二极管箝位型在线拓扑可切换逆变器。本专利技术所述的二极管箝位型在线拓扑可切换逆变器包括第一二极管箝位型逆变器1、第二二极管箝位型逆变器2和双向开关S3 ；所述第一二极管箝位型逆变器I包括第一功率开关Sia1、第二功率开关Sia2、第三功率开关Sia3、第四功率开关Sia4、第五功率开关Sib1、第六功率开关Sib2、第七功率开关S1B3、第八功率开关Sib4、第一二极管Dia1、第二二极管Dia2、第三二极管Dib1、第四二极管Dib2、第一直流电容cn、第二直流电容C12和直流电源ud。；直流电源Udc的正极同时与第一功率开关Siai的功率输入端、第一直流电容C11的输入端和第五功率开关Sibi的功率输入端连接，直流电源Ud。的负极同时与第四功率开关Sia4的功率输出端、第二直流电容C12的输出端和第八功率开关Sib4的功率输出端连接；第一功率开关Siai的功率输出端同时与第一二极管Diai的负极和第二功率开关Sia2的功率输入端连接；第二功率开关Sia2的功率输出端与第三功率开关Sia3的功率输入端连接，所述第二功率开关Sia2的功率输出端与第三功率开关Sia3的功率输入端的公共端为所述二极管箝位型在线拓扑可切换逆变器的第一输出端；第三功率开关Sia3的功率输出端同时与第四功率开关Sia4的功率输入端和第二二极管Dia2的正极连接；第一直流电容C11的输出端同时与第二直流电容C12的输入端、第一二极管Diai的正极、第二二极管Dia2的负极、第三二极管Dibi的正极和第四二极管Dib2的负极连接；第五功率开关Sibi的功率输出端同时与第三二极管Dibi的负极和第六功率开关Sib2的功率输入端连接；第六功率开关Sib2的功率输出端与第七功率开关Sib3的功率输入端连接；第七功率开关Sib3的功率输出端同时与Sib4的功率输入端和第四二极管Dib2的正极连接；第二二极管箝位型逆变器2与第一二极管箝位型逆变器I具有相同的结构，第二二极管箝位型逆变器2的第六功率开关Sib2的功率输出端为二极管箝位型在线拓扑可切换逆变器的第二输出端；双向开关S3的功率输入端与第一二极管箝位型逆变器I的第四功率开关Sia4的功率输出端连接，双向开关S3的功率输出端与第二二极管箝位型逆变器2的第四功率开关Sia4的功率输出端连接，第一二极管箝位型逆变器I的第六功率开关Sib2的功率输出端与第二二极管箝位型逆变器2的第二功率开关Sia2的功率输出端连接。本专利技术所述的二极管箝位型在线拓扑可切换逆变器的第一二极管箝位型逆变器I的直流电源Udc与第二二极管箝位型逆变器2的直流电源Udc具有相同的输出电压等级，第一二极管箝位型逆变器I的直流电源Udc与第二二极管箝位型逆变器2的直流电源Udc具有相同的功率等级。本专利技术所述的二极管箝位型在线拓扑可切换逆变器的第一二极管箝位型逆变器I的第一直流电容Cu、第一二极管箝位型逆变器I的第二直流电容C12、第二二极管箝位型逆变器2的第一直流电容C11和第二二极管箝位型逆变器2的第二直流电容C12的电容均相同。本专利技术所述的二极管箝位型在线拓扑可切换逆变器的双向开关S3包括第五二极管D31、第六二极管D32、第七二极管D33、第八二极管D34和全控型功率开关器件S31，所述第五二极管D31的正极与第六二极管D32的负极，所述第六二极管D32的正极同时连接第八二极管D34的正极和全控型功率开关器件S31的功率输出端，所述第八二极管D34的负极连接第七二极管的正极，所述第七二极管的负极同时连接第五二极管D31的负极和全控型功率开关器件S31的功率输入端，所述第七二极管D33与第八二极管D34的公共端为双向开关S3的功率输入端，所述第五二极管D31与第六二极管D32的公共端为双向开关S3的功率输出端。本专利技术所述的二极管箝位型在线拓扑可切换逆变器的第一二极管箝位型逆变器I中，第一功率开关Siai包括三极管和二极管，所述三极管的集电极与二极管的负极连接，且所述三极管的集电极为第一功率开关Siai的功率输入端，所述三极管的发射极与二极管的正极连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
二极管箝位型在线拓扑可切换逆变器，其特征在于：它包括第一二极管箝位型逆变器(1)、第二二极管箝位型逆变器(2)和双向开关S3；所述第一二极管箝位型逆变器(1)包括第一功率开关S1A1、第二功率开关S1A2、第三功率开关S1A3、第四功率开关S1A4、第五功率开关S1B1、第六功率开关S1B2、第七功率开关S1B3、第八功率开关S1B4、第一二极管D1A1、第二二极管D1A2、第三二极管D1B1、第四二极管D1B2、第一直流电容C11、第二直流电容C12和直流电源Udc；直流电源Udc的正极同时与第一功率开关S1A1的功率输入端、第一直流电容C11的输入端和第五功率开关S1B1的功率输入端连接，直流电源Udc的负极同时与第四功率开关S1A4的功率输出端、第二直流电容C12的输出端和第八功率开关S1B4的功率输出端连接；第一功率开关S1A1的功率输出端同时与第一二极管D1A1的负极和第二功率开关S1A2的功率输入端连接；第二功率开关S1A2的功率输出端与第三功率开关S1A3的功率输入端连接，所述第二功率开关S1A2的功率输出端与第三功率开关S1A3的功率输入端的公共端为所述二极管箝位型在线拓扑可切换逆变器的第一输出端；第三功率开关S1A3的功率输出端同时与第四功率开关S1A4的功率输入端和第二二极管D1A2的正极连接；第一直流电容C11的输出端同时与第二直流电容C12的输入端、第一二极管D1A1的正极、第二二极管D1A2的负极、第三二极管D1B1的正极和第四二极管D1B2的负极连接；第五功率开关S1B1的功率输出端同时与第三二极管D1B1的负极和第六功率开关S1B2的功率输入端连接；第六功率开关S1B2的功率输出端与第七功率开关S1B3的功率输入端连接；第七功率开关S1B3的功率输出端同时与S1B4的功率输入端和第四二极管D1B2的正极连接；第二二极管箝位型逆变器(2)与第一二极管箝位型逆变器(1)具有相同的结构，第二二 极管箝位型逆变器(2)的第六功率开关S1B2的功率输出端为二极管箝位型在线拓扑可切换逆变器的第二输出端；双向开关S3的功率输入端与第一二极管箝位型逆变器(1)的第四功率开关S1A4的功率输出端连接，双向开关S3的功率输出端与第二二极管箝位型逆变器(2)的第四功率开关S1A4的功率输出端连接，第一二极管箝位型逆变器(1)的第六功率开关S1B2的功率输出端与第二二极管箝位型逆变器(2)的第二功率开关S1A2的功率输出端连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：骆素华，吴凤江，骆林松，冯帆，张陆捷，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：