一種Buck高頻隔離式五電平逆變器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高頻隔離式五電平逆變器，由輸入直流電源、分壓電容、Buck高頻隔離五電平變換單元、高頻隔離變壓器、周波變換器、輸出濾波器和輸出交流負(fù)載構(gòu)成，輸入直流電源的正負(fù)極分別與分壓電容的正負(fù)極連接，分壓電容正極與Buck高頻隔離五電平變換單元正極連接，輸入電容負(fù)極與Buck高頻隔離五電平變換單元負(fù)極連接，Buck式高頻隔離五電平變換單元的輸出端與高頻隔離式變壓器的初級(jí)繞組連接，高頻隔離式變壓器的次級(jí)繞組與周波變換器輸入端連接，周波變換器輸出端與輸出濾波器輸入端連接，輸出濾波器輸出端與輸出交流負(fù)載相連。本發(fā)明的高頻隔離式五電平逆變器，可顯著降低逆變器開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力，并且在交流負(fù)載與直流電源間實(shí)現(xiàn)高頻電氣隔離。
【專利說(shuō)明】—種Buck高頻隔離式五電平逆變器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子變換【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種Buck高頻隔離式五電平逆變器?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]直一交DC-AC變換技術(shù)是應(yīng)用功率半導(dǎo)體器件，將直流電能轉(zhuǎn)換成恒壓恒頻交流電能的一種變流技術(shù)，簡(jiǎn)稱逆變技術(shù)。其廣泛地應(yīng)用于國(guó)防、工礦企業(yè)、科研院所、大學(xué)實(shí)驗(yàn)室和日常生活中。隨著新能源技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，逆變技術(shù)在新能源中的應(yīng)用也越來(lái)越多。
[0003]常規(guī)的逆變技術(shù)通常在逆變器和輸出端之間加入一級(jí)工頻變壓器來(lái)調(diào)整電壓比和作為電氣隔離，但是工頻變壓器具有體積大、會(huì)產(chǎn)生音頻噪聲、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性差及輸出濾波器體積大等諸多缺點(diǎn)。1977年Mr.ESPELAGE提出了高頻鏈逆變技術(shù)的新概念，利用高頻變壓器代替?zhèn)鹘y(tǒng)低頻環(huán)節(jié)逆變技術(shù)中的工頻變壓器，克服了低頻逆變技術(shù)的缺點(diǎn)，顯著提高了逆變器的特性。同年，德國(guó)學(xué)者Holtz首次提出了利用開(kāi)關(guān)管來(lái)輔助中點(diǎn)箝位的三電平逆變器主電路，1980年日本的ANabae等人對(duì)其進(jìn)行了發(fā)展，提出了二極管箝位式多電平逆變電路。
[0004]大功率電力電子器件的發(fā)展也為多電平逆變裝置的研究提供了技術(shù)支持。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，多電平逆變技術(shù)目前主要有三類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):1 二極管箝位型逆變器、2飛跨電容箝位型逆變器、3具有獨(dú)立直流電源直流的級(jí)聯(lián)型逆變器。二極管箝位型、電容箝位型多電平逆變器適用于高輸入電壓大功率逆變器場(chǎng)合；具有獨(dú)立直流電源的級(jí)聯(lián)型多電平逆變器則適用于低輸入、高輸出電壓大功率逆變場(chǎng)合。但是二極管箝位型、電容箝位型多電平多點(diǎn)平逆變技術(shù)存在拓?fù)湫问絾我?、無(wú)電氣隔離等缺陷；具有獨(dú)立直流電源的級(jí)聯(lián)型多電平逆變技術(shù)存在電路拓?fù)鋸?fù)雜輸入側(cè)功率因數(shù)低、變換效率偏低、功率密度低等缺陷。
[0005]而目前所研究的高頻隔離型式多電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)大多數(shù)集中在中間帶有直流環(huán)節(jié)的單向Buck型高頻環(huán)節(jié)逆變器。只是在高頻電氣隔離的DC/DC變換器中加入了多電平技術(shù)。只是減小了高頻電氣隔離的DC/DC變換器中開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力，而在輸出濾波電感前端并沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)多電平，并沒(méi)有減小開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力，輸出濾波電感電容值都沒(méi)有得到減小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于提供一種Buck高頻隔離式五電平逆變器，可顯著降低逆變器開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力，并且在交流負(fù)載與直流電源間實(shí)現(xiàn)高頻電氣隔離。
[0007]本發(fā)明的上述目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的技術(shù)特征實(shí)現(xiàn)，從屬權(quán)利要求以另選或有利的方式發(fā)展獨(dú)立權(quán)利要求的技術(shù)特征。
[0008]為達(dá)成上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0009]一種Buck高頻隔離式五電平逆變器，由依次連接的輸入直流電源、分壓電容、Buck高頻隔離五電平變換單元、高頻隔離變壓器、周波變換器、輸出濾波器和輸出交流負(fù)載構(gòu)成，其中:[0010]輸入直流電源的正極與分壓電容的正極連接，輸入直流電源的負(fù)極與分壓電容的負(fù)極連接，分壓電容的正極與Buck高頻隔離五電平變換單元正極連接，輸入電容的負(fù)極與Buck高頻隔離五電平變換單元的負(fù)極連接，Buck式高頻隔離五電平變換單元的輸出端與高頻隔離式變壓器的初級(jí)繞組連接，高頻隔離式變壓器的次級(jí)繞組與周波變換器的輸入端連接，周波變換器的輸出端與輸出濾波器的輸入端連接，輸出濾波器的輸出端與輸出交流負(fù)載相連。
[0011]進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述分壓電容包括第一分壓電容和第二分壓電容；第一分壓電容的正極與輸入直流電源單元的正極連接，第一分壓電容的負(fù)極與第二分壓電容的正極連接，第二分壓電容的負(fù)極與輸入直流電源的參考負(fù)極連接。
[0012]進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述周波變換器為全橋式周波變換器或全波式周波變換器中的一種。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于:
[0014]I在傳統(tǒng)兩電平全橋逆變電路的基礎(chǔ)上，引入多電平技術(shù)，根據(jù)箝位型多電平拓?fù)涞臉?gòu)造思路提出了 Buck五電平逆變電路。并在輸入直流電源與交流負(fù)載中插入高頻隔離變壓器，實(shí)現(xiàn)了輸入側(cè)與負(fù)載側(cè)的電氣隔離，同時(shí)實(shí)現(xiàn)變換器的小型化、輕量化，提高變換器的效率。
[0015]2與傳統(tǒng)兩電平逆變器相比，該變換器能在輸出濾波器前端獲得U1、Ui/2、0、-Ui/2、-Ui五個(gè)電平，減小了開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力和輸出濾波器體積，拓寬了全橋型逆變器的應(yīng)用范圍。同時(shí)改善了輸出電壓波形。
[0016]3本發(fā)明具有功率變換級(jí)數(shù)少直流DC-高頻交流HFAC-低頻交流LFAC，雙向功率流，輸出濾波器前端電壓頻譜特性好等優(yōu)點(diǎn)。變換器能在四象限工作，因此可帶阻性、容性、感性負(fù)載。
[0017]4在一個(gè)輸出交流周期內(nèi)高頻隔離變壓器磁芯被雙向磁化，變壓器磁芯的利用率高。因而提高變換效率和功率密度、減小體積和重量。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式Buck高頻隔離式五電平逆變器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖2為圖1實(shí)施例中Buck全橋式高頻隔離五電平逆變器的一個(gè)具體實(shí)施示例。
[0020]圖3為圖1實(shí)施例中Buck全橋式高頻隔離五電平逆變器的另一個(gè)具體實(shí)施示例。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實(shí)施例并配合所附圖式說(shuō)明如下。
[0022]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的較優(yōu)實(shí)施例，一種Buck高頻隔離式五電平逆變器，由依次連接的輸入直流電源單元1、分壓電容2、Buck高頻隔離式五電平變換單元3、高頻隔離變壓器4、周波變換器5、輸出濾波器6和輸出交流負(fù)載7組成；其中，輸入直流電源單元I包括一輸入直流電源Ui,輸入直流電源單兀Ui與分壓電容2的一端連接,分壓電容2的另一端與Buck高頻隔離五電平變換單元3的一端連接，Buck高頻隔離式五電平變換單元3的另一端與高頻隔離變壓器4的一端連接，高頻隔離變壓器4的另一端與周波變換器5的一端連接，周波變換器5的另一端與輸出濾波器6的一端連接,輸出濾波器6另一端與輸出交流負(fù)載7連接。
[0023]如圖1所示，結(jié)合圖2和圖3，所述分壓電容2包括第一分壓電容Cl和第二分壓電容C2 ;第一分壓電容Cl的正極與輸入直流電源單元Ui的正極連接，第一分壓電容Cl的負(fù)極與第二分壓電容C2的正極連接，第二分壓電容C2的負(fù)極與輸入直流電源Ui的參考負(fù)極連接。
[0024]參考圖2所示的一個(gè)具體實(shí)施示例,所述述Buck高頻隔離式五電平變換單元3包括第一功率開(kāi)關(guān)管SI，第一二極管Dl，第二功率開(kāi)關(guān)管S2，第二二極管D2，第三功率開(kāi)關(guān)管S3，第三二極管D3，第四功率開(kāi)關(guān)管S4，第四二極管D4，第五二極管D5，第六二極管D6，其中:
[0025]第一功率開(kāi)關(guān)管SI的漏極和第三功率開(kāi)關(guān)管S3的漏極與第一分壓電容Cl的正極相連接，第一二極管Dl和第三二極管D3分別反并聯(lián)于第一功率開(kāi)關(guān)管SI和第三功率開(kāi)關(guān)管S3兩端，即第一二極管Dl的陰極與第一功率開(kāi)關(guān)管SI的漏極連接，第一二極管Dl的陽(yáng)極與第一功率開(kāi)關(guān)管SI的源極連接，第三二極管D3的陰極與第三功率開(kāi)關(guān)管S3的漏極連接，第三二極管D3的陽(yáng)極與第三功率開(kāi)關(guān)管S3的源極連接，第一功率開(kāi)關(guān)管SI的源極與第五二極管D5的陰極連接，第五二極管D5的陽(yáng)極和第一分壓電容Cl的負(fù)極、第二分壓電容C2的正極連接，第六二極管管D6的陰極和第二分壓電容C2的正極、第一分壓電容Cl的負(fù)極連接，第六二極管管D6的陽(yáng)極和第二功率開(kāi)關(guān)管S2的漏極連接，第二功率開(kāi)關(guān)管S2的源極和第四功率開(kāi)關(guān)管S4的源極與第二分壓電容C2的負(fù)極相連接，第二二極管D2和第四二極管D4分別反并聯(lián)于第一功率開(kāi)關(guān)管S2和第三功率開(kāi)關(guān)管S4兩端，即第二二極管D2的陰極與第二功率開(kāi)關(guān)管S2的漏極連接，第二二極管D2的陽(yáng)極與第二功率開(kāi)關(guān)管S2的源極連接，第四二極管D4的陰極與第四功率開(kāi)關(guān)管S4的漏極連接，第四二極管D4的陽(yáng)極與第四功率開(kāi)關(guān)管S4的源極連接；
[0026]所述高頻變壓器4和周波變換器5分別為高頻變壓器T和全橋式周波變換器，輸出濾波器6為電感電容濾波器，其中:
[0027]所述高頻隔離變壓器4包括第一原邊繞組NI，第二原邊繞組N2，第一副邊繞組N3 ；高頻隔離變壓器T第一原邊繞組NI的同名端與第一功率開(kāi)關(guān)管SI的源極、第一二極管Dl的陽(yáng)極、第五二極管D5的陰極連接，高頻隔離變壓器T第一原邊繞組NI的非同名端與第四功率開(kāi)關(guān)管S4的漏極、第四二極管D4的陰極連接，高頻隔離變壓器T第二原邊繞組N2的同名端與第二功率開(kāi)關(guān)管S2的源極、第二二極管D2的陰極、第六二極管D6的陽(yáng)極連接，高頻隔離變壓器T第二原邊繞組N2的非同名端與第三功率開(kāi)關(guān)管S3的源極、第三二極管D3的陽(yáng)極連接；
[0028]所述全橋式周波變換器5包括第一雙向開(kāi)關(guān)管SA，第二雙向功率開(kāi)關(guān)管SB，第三雙向開(kāi)關(guān)管SC和第四雙向功率開(kāi)關(guān)管SD，所述的第一雙向開(kāi)關(guān)管SA，第二雙向開(kāi)關(guān)管SB，第三雙向功率開(kāi)關(guān)管SC和第四雙向開(kāi)關(guān)管SD都是由兩個(gè)單個(gè)的功率開(kāi)關(guān)管反向串聯(lián)而構(gòu)成承受正向、反向的電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力的開(kāi)關(guān)，具有雙向阻斷功能；第一雙向功率開(kāi)關(guān)管SA包括第五功率開(kāi)關(guān)管S5、第六功率開(kāi)關(guān)管S6、第七二極管D7、第八二極管D8，第二雙向功率開(kāi)關(guān)管SB包括第七功率開(kāi)關(guān)管S7、第八功率開(kāi)關(guān)管S8、第九二極管D9，第十二極管D10，第三雙向功率開(kāi)關(guān)管SC包括第九功率開(kāi)關(guān)管S9、第十功率開(kāi)關(guān)管S10、第十一二極管D11、第十二二極管D12，第四雙向功率開(kāi)關(guān)管SD包括第十一功率開(kāi)關(guān)管S11、第十二功率開(kāi)關(guān)管S12、第十三二極管D13，第十四二極管D14 ;第一雙向功率開(kāi)關(guān)管SA的一端與高頻隔離變壓器T第一副原邊繞組N3的同名端相連,第一雙向功率開(kāi)關(guān)管SA的另一端與第三雙向功率開(kāi)關(guān)管SC的一端連接，第三雙向功率開(kāi)關(guān)管SC的另一端與高頻隔離變壓器T第一副邊繞組N3的非同名端相連，第二雙向功率開(kāi)關(guān)管SB的一端與高頻隔離變壓器T第一副邊繞組N3的同名端、第一雙向功率開(kāi)關(guān)管SA的一端連接，第二雙向功率開(kāi)關(guān)管SB的另一端與第四雙向功率開(kāi)關(guān)管SD的一端連接，第四雙向功率開(kāi)關(guān)管SD的另一端與高頻隔離變壓器T第一副邊繞組N3的非同名端、第三雙向功率開(kāi)關(guān)管SC的另一端相連接；第五功率開(kāi)關(guān)管S5的漏極和第七二極管D7的陰極相連作為第一雙向功率開(kāi)關(guān)管SA的一端，第六功率開(kāi)關(guān)管S6的漏極和第八二極管D8的陰極相連作為第一雙向功率開(kāi)關(guān)管SA的另一端，第五功率開(kāi)關(guān)管S5的源極、第六功率開(kāi)關(guān)管S6的源極、第七二極管D7的陽(yáng)極、第八二極管D8的陽(yáng)極連接在一起；第七功率開(kāi)關(guān)管S7的漏極和第九二極管D9的陰極相連作為第二雙向功率開(kāi)關(guān)管SB的一端，第八功率開(kāi)關(guān)管S8的漏極和第十二極管DlO的陰極相連作為第二雙向功率開(kāi)關(guān)管SB的另一端，第七功率開(kāi)關(guān)管S7的源極、第八功率開(kāi)關(guān)管S8的源極、第九二極管D9的陽(yáng)極、第十二極管DlO的陽(yáng)極連接在一起；第九功率開(kāi)關(guān)管S9的漏極和第十一二極管Dll的陰極相連作為第三雙向功率開(kāi)關(guān)管SC的一端，第十功率開(kāi)關(guān)管SlO的漏極和第十二二極管D12的陰極相連作為第三雙向功率開(kāi)關(guān)管SC的另一端，第九功率開(kāi)關(guān)管S9的源極、第十功率開(kāi)關(guān)管SlO的源極、第十一二極管Dll的陽(yáng)極、第十二二極管D12的陽(yáng)極連接在一起；第十一功率開(kāi)關(guān)管Sll的漏極和第十三二極管D13的陰極相連作為第四雙向功率開(kāi)關(guān)管SD的一端，第十二功率開(kāi)關(guān)管S12的漏極和第十四二極管D14的陰極相連作為第四雙向功率開(kāi)關(guān)管SD的另一端，第十一功率開(kāi)關(guān)管Sll的源極、第十二功率開(kāi)關(guān)管S12的源極、第十三二極管D13的陽(yáng)極、第十四二極管D14的陽(yáng)極連接在一起；
[0029]所述輸出濾波器6包含輸出濾波電感Lf和輸出濾波電容Cf ;輸出濾波電感Lf的一端與第一雙向功率開(kāi)關(guān)管SA的另一端、第三雙向功率開(kāi)關(guān)管SC的一端相連接，即與第六功率開(kāi)關(guān)管S6的漏極、第八二極管D8的陰極、第九功率開(kāi)關(guān)管S9的漏極、第十一二極管Dll的陰極相連接，輸出濾波電感Lf的另一端與輸出濾波電容Cf的一端連接，輸出濾波電容Cf的另一端與第二雙向功率開(kāi)關(guān)管SB的另一端、第四雙向功率開(kāi)關(guān)管SD的一端連接，即與第八功率開(kāi)關(guān)管S8的漏極、第十二極管DlO的陰極、第十一功率開(kāi)關(guān)管Sll的漏極、第十三二極管D13的陰極相連接；
[0030]所述輸出交流負(fù)載7包含交流負(fù)載ZL，交流負(fù)載ZL的一端和輸出濾波電容Cf的一端、輸出濾波電感Lf的另一端相連接,交流負(fù)載ZL的另一端和輸出濾波電容Cf的另一端連接。
[0031]參考圖3所示的另一實(shí)施實(shí)例，所述Buck高頻隔離式五電平變換單元3包括第一功率開(kāi)關(guān)管SI，第一二極管Dl，第二功率開(kāi)關(guān)管S2，第二二極管D2，第三功率開(kāi)關(guān)管S3，第三二極管D3，第四功率開(kāi)關(guān)管S4，第四二極管D4，第五二極管D5，第六二極管D6，其中:
[0032]第一功率開(kāi)關(guān)管SI的漏極和第三功率開(kāi)關(guān)管S3的漏極與第一分壓電容Cl的正極相連接，第一二極管Dl和第三二極管D3分別反并聯(lián)于第一功率開(kāi)關(guān)管SI和第三功率開(kāi)關(guān)管S3兩端，即第一二極管Dl的陰極與第一功率開(kāi)關(guān)管SI的漏極連接，第一二極管Dl的陽(yáng)極與第一功率開(kāi)關(guān)管SI的源極連接，第三二極管D3的陰極與第三功率開(kāi)關(guān)管S3的漏極連接，第三二極管D3的陽(yáng)極與第三功率開(kāi)關(guān)管S3的源極連接，第一功率開(kāi)關(guān)管SI的源極與第五二極管D5的陰極連接，第五二極管D5的陽(yáng)極和第一分壓電容Cl的負(fù)極、第二分壓電容C2的正極連接，第六二極管管D6的陰極和第二分壓電容C2的正極、第一分壓電容Cl的負(fù)極連接，第六二極管管D6的陽(yáng)極和第二功率開(kāi)關(guān)管S2的漏極連接，第二功率開(kāi)關(guān)管S2的源極和第四功率開(kāi)關(guān)管S4的源極與第二分壓電容C2的負(fù)極相連接，第二二極管D2和第四二極管D4分別反并聯(lián)于第一功率開(kāi)關(guān)管S2和第三功率開(kāi)關(guān)管S4兩端，即第二二極管D2的陰極與第二功率開(kāi)關(guān)管S2的漏極連接，第二二極管D2的陽(yáng)極與第二功率開(kāi)關(guān)管S2的源極連接，第四二極管D4的陰極與第四功率開(kāi)關(guān)管S4的漏極連接，第四二極管D4的陽(yáng)極與第四功率開(kāi)關(guān)管S4的源極連接；
[0033]所述高頻變壓器4和周波變換器5分別為高頻變壓器T和全波式周波變換器，輸出濾波器6為電感電容濾波器，其中:
[0034]所述高頻隔離變壓器4包括第一原邊繞組NI，第二原邊繞組N2，第二副邊繞組N3’，第三副邊繞組N4 ;高頻隔離變壓器T第一原邊繞組NI的同名端與第一功率開(kāi)關(guān)管SI的源極、第一二極管Dl的陽(yáng)極、第五二極管D5的陰極連接，高頻隔離變壓器T第一原邊繞組NI的非同名端與第四功率開(kāi)關(guān)管S4的漏極、第四二極管D4的陰極連接，高頻隔離變壓器T第二原邊繞組N2的同名端與第二功率開(kāi)關(guān)管S2的源極、第二二極管D2的陰極、第六二極管D6的陽(yáng)極連接，高頻隔離變壓器T第二原邊繞組N2的非同名端與第三功率開(kāi)關(guān)管S3的源極、第三二極管D3的陽(yáng)極連接，高頻隔離變壓器T第二副邊繞組N3’的非同名端與高頻隔離變壓器T第三副邊繞組N4的同名端連接；
[0035]所述全波式周波變換器8包括第五雙向開(kāi)關(guān)管SA’和第六雙向功率開(kāi)關(guān)管SB’，所述的第六雙向功率開(kāi)關(guān)管SA’和第七雙向功率開(kāi)關(guān)管SB’都是由兩個(gè)單個(gè)的功率開(kāi)關(guān)管反向串聯(lián)而構(gòu)成承受正向、反向的電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力的開(kāi)關(guān)，具有雙向阻斷功能；第五雙向功率開(kāi)關(guān)管SA’包括第十三功率開(kāi)關(guān)管S5’、第十四功率開(kāi)關(guān)管S6’、第十五二極管D7’、第十六二極管D8’，第六雙向功率開(kāi)關(guān)管SB’包括第十五功率開(kāi)關(guān)管S7’、第十六功率開(kāi)關(guān)管S8’、第十七二極管D9’，第十八二極管D10’ ；第五雙向功率開(kāi)關(guān)管SA’的一端與高頻隔離變壓器T第一副邊繞組N3’的同名端相連，第五雙向功率開(kāi)關(guān)管SA’的另一端與第六雙向功率開(kāi)關(guān)管SB’的另一端連接，第六雙向功率開(kāi)關(guān)管SB’的一端與高頻隔離變壓器T第二副邊繞組N4的非同名端相連，第六雙向功率開(kāi)關(guān)管SB’的另一端與第五雙向功率開(kāi)關(guān)管SA’的另一端連接；第十三功率開(kāi)關(guān)管S5’的漏極和第十五二極管D7’的陰極相連作為第五雙向功率開(kāi)關(guān)管SA’的一端，第十四功率開(kāi)關(guān)管S6’的漏極和第十六二極管D8’的陰極相連作為第五雙向功率開(kāi)關(guān)管SA’的另一端，第十三功率開(kāi)關(guān)管S5’的源極、第十四功率開(kāi)關(guān)管S6’的源極、第十五二極管D7’的陽(yáng)極、第十六二極管D8’的陽(yáng)極連接在一起，第十五功率開(kāi)關(guān)管S7’的漏極和第十七二極管D9’的陰極相連作為第六雙向功率開(kāi)關(guān)管SB’的一端，第十六功率開(kāi)關(guān)管S8’的漏極和第十八二極管D10’的陰極相連作為第六雙向功率開(kāi)關(guān)管SB’的另一端，第十五功率開(kāi)關(guān)管S7’的源極、第十六功率開(kāi)關(guān)管S8’的源極、第十七二極管D9’的陽(yáng)極、第十八二極管D10’的陽(yáng)極連接在一起；
[0036]所述輸出濾波器6包含輸出濾波電感Lf和輸出濾波電容Cf，輸出濾波電感Lf的一端與第五雙向功率開(kāi)關(guān)管SA’的另一端、第六雙向功率開(kāi)關(guān)管SB’的另一端相連接，即與第十四功率開(kāi)關(guān)管S6’的漏極、第十六二極管D8’的陰極、第十六功率開(kāi)關(guān)管S8’的漏極、第十八二極管D10’的陰極相連接，輸出濾波電感Lf的另一端與輸出濾波電容Cf的一端連接，輸出濾波電容Cf的另一端和高頻隔離變壓器T第二副邊繞組N3’的非同名端、高頻隔離變壓器T第三副邊繞組N4的同名端連接；
[0037]所述輸出交流負(fù)載7包含交流負(fù)載ZL，交流負(fù)載ZL的一端和輸出濾波電容Cf的一端、輸出濾波電感Lf的另一端相連接,交流負(fù)載ZL的另一端和輸出濾波電容Cf的另一端連接。
[0038]本實(shí)施例所提出的Buck高頻隔離式五電平逆變器，其基本工作原理如下:當(dāng)不穩(wěn)定的高壓輸入直流Ui向交流負(fù)載ZL傳遞功率時(shí)，通過(guò)分壓電容分壓為U1、Ui/2兩種電平，輸入電源電壓經(jīng)過(guò)Buck高頻隔離五電平變換單元將其調(diào)制成雙極性的高頻脈沖電壓，通過(guò)高頻變壓器的隔離、傳遞后，周波變換器將其解調(diào)成單極性的低頻脈沖電壓，再經(jīng)輸出濾波器進(jìn)行輸出濾波后得到穩(wěn)定或可調(diào)的正弦交流電壓Uo。
[0039]本逆變器可以采用基于電壓瞬時(shí)值反饋控制的有源箝位脈沖調(diào)制(SPWM)斬波的控制方式。將逆變器輸出的電壓Uo的采樣電壓與正弦基準(zhǔn)電壓Uref比較，該誤差電壓經(jīng)過(guò)比例積分調(diào)節(jié)器后得到誤差放大信號(hào)Ue，將誤差信號(hào)再與鋸齒形載波交截便能得到SPWM信號(hào)波，將所得SPWM信號(hào)及正弦基本信號(hào)波通過(guò)一系列的邏輯變換得到各個(gè)開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路便能驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)管工作。
[0040]由于逆變器具有四象限工作能力，因此可以帶阻性、容性、感性和整流性負(fù)載。在一個(gè)輸出電壓周期中，逆變器有四種工作模式，分別對(duì)應(yīng)四象限的工作，每一種工作模式都相當(dāng)于一個(gè)Buck型高頻隔離變換器，而不同的負(fù)載條件下逆變器的工作順序也不同。
[0041]以Buck高頻隔離式五電平逆變器適用于高頻電氣隔離的高壓逆變場(chǎng)合的全波式拓?fù)錇槔?，高頻隔離式五電平逆變器在一個(gè)輸出電壓周期中的工作過(guò)程如下:
[0042]I)第一電平+Ui的產(chǎn)生，功率開(kāi)關(guān)管SI閉合、S4閉合，功率開(kāi)關(guān)管S2斷開(kāi)、S3斷開(kāi)。第五四象限功率開(kāi)關(guān)管SA’中的S5’導(dǎo)通，S6’斷開(kāi)。此時(shí)有回路第一輸入電容Cl正極、一功率開(kāi)關(guān)管S1、一高頻隔離式變壓器第一原邊繞組N1、一功率開(kāi)關(guān)管S4、一第二輸入電容C2負(fù)極。高頻變壓器4副邊感應(yīng)的能量通過(guò)高頻變壓器4的第二副邊繞組N3’、一第五四象限功率開(kāi)關(guān)管SA’中的S5’、一二極管D8’、一濾波器6、一交流負(fù)載ZL形成回路；第一電平的另一種開(kāi)關(guān)模態(tài)，功率開(kāi)關(guān)管S2閉合、S3閉合，功率開(kāi)關(guān)管SI斷開(kāi)、S4斷開(kāi)。第六四象限功率開(kāi)關(guān)管SB’中的S7’導(dǎo)通，S8’關(guān)斷。此時(shí)有回路第一輸入電容Cl正極、一功率開(kāi)關(guān)管S3、一高頻隔離式變壓器第一原邊繞組N1、一功率開(kāi)關(guān)管S2、一第二輸入電容C2負(fù)極。高頻變壓器4副邊感應(yīng)的能量通過(guò)高頻變壓器4的第三副邊繞組N4—第六四象限功率開(kāi)關(guān)管SB’中的S7’、一二極管D10’、一濾波器6、一交流負(fù)載ZL形成回路。
[0043]2)第二電平+Ui/2的產(chǎn)生，功率開(kāi)關(guān)管S4閉合，功率開(kāi)關(guān)管SI斷開(kāi)、S2斷開(kāi)、S3斷開(kāi)。第五四象限功率開(kāi)關(guān)管SA’中的S5’導(dǎo)通，S6’斷開(kāi)。此時(shí)有回路第二輸入電容C2正極、一二極管D5、一高頻隔離式變壓器第一原邊繞組N1、一功率開(kāi)關(guān)管S4、一第二輸入電容C2負(fù)極。高頻變壓器4副邊感應(yīng)的能量通過(guò)高頻變壓器4的第三副邊繞組N3’、一第五四象限功率開(kāi)關(guān)管SA’中的S5’、一二極管D8’、一濾波器6、一交流負(fù)載ZL形成回路；第二種電平的另一種開(kāi)關(guān)模態(tài)，功率開(kāi)關(guān)管S3閉合，功率開(kāi)關(guān)管SI斷開(kāi)、S2斷開(kāi)、S4斷開(kāi)。第六四象限功率開(kāi)關(guān)管SB’中的S7’導(dǎo)通，S8’關(guān)斷。此時(shí)有回路第一輸入電容Cl正極、一功率開(kāi)關(guān)管S3、一高頻隔離式變壓器第一原邊繞組N1、一二極管D6、一第一輸入電容Cl負(fù)極。高頻變壓器4副邊感應(yīng)的能量通過(guò)高頻變壓器4的第三副邊繞組N4、—第六四象限功率開(kāi)關(guān)管SB’中的S7’、一二極管D10’、一濾波器6、一交流負(fù)載ZL形成回路。
[0044]3)第三電平O的產(chǎn)生，功率開(kāi)關(guān)管SI斷開(kāi)、S2斷開(kāi)、S3斷開(kāi)、S4斷開(kāi)。第五四象限功率開(kāi)關(guān)管SA，中的S5’導(dǎo)通，S8’斷開(kāi)。此時(shí)原邊直流電源Ui經(jīng)輸入電容Cl和輸入電容C2流通。高頻變壓器4副邊感應(yīng)的能量通過(guò)高頻變壓器4的第二副邊繞組N3’、一第五四象限功率開(kāi)關(guān)管SA’中的S5’、一二極管D8’、一濾波器6、一交流負(fù)載ZL形成回路；第三電平的另一種開(kāi)關(guān)模態(tài)，功率開(kāi)關(guān)管SI斷開(kāi)、S2斷開(kāi)、S3斷開(kāi)、S4斷開(kāi)。第六四象限功率開(kāi)關(guān)管SB’中的S7’導(dǎo)通，S8’關(guān)斷。此時(shí)原邊直流電源Ui經(jīng)輸入電容Cl和輸入電容C2流通。高頻變壓器4副邊感應(yīng)的能量通過(guò)高頻變壓器4的第三副邊繞組N4、一第六四象限功率開(kāi)關(guān)管SB’中的S7’、一二極管D10’、一濾波器6、一交流負(fù)載ZL形成回路。
[0045]4)第四電平-Ui/2的產(chǎn)生，功率開(kāi)關(guān)管S4閉合，功率開(kāi)關(guān)管SI斷開(kāi)、S2斷開(kāi)、S3斷開(kāi)。第六四象限功率開(kāi)關(guān)管SB’中的S8’導(dǎo)通，S7’關(guān)斷。此時(shí)有回路第二輸入電容C2正極、一二極管D5、一高頻隔離式變壓器第一原邊繞組N1、一功率開(kāi)關(guān)管S4、一第二輸入電容C2負(fù)極。高頻變壓器4副邊感應(yīng)的能量通過(guò)高頻變壓器4的第三副邊繞組N4、-濾波器6、一交流負(fù)載ZL、一第六四象限功率開(kāi)關(guān)管SB’中的S8’、一二極管D9’形成回路；第四種電平的另一種開(kāi)關(guān)模態(tài)，功率開(kāi)關(guān)管S3閉合，功率開(kāi)關(guān)管SI斷開(kāi)、S2斷開(kāi)、S4斷開(kāi)。第五四象限功率開(kāi)關(guān)管SA’中的S6’導(dǎo)通，S5’斷開(kāi)。此時(shí)有回路第一輸入電容Cl正極、一功率開(kāi)關(guān)管S3、一高頻隔離式變壓器第一原邊繞組N1、一二極管D6、一第一輸入電容Cl負(fù)極。高頻變壓器4副邊感應(yīng)的能量通過(guò)高頻變壓器4的第三副邊繞組N3’、-濾波器6、一交流負(fù)載ZL、一第五四象限功率開(kāi)關(guān)管SA’中的S5’、一二極管D8’形成回路。
[0046]5)第五電平-Ui的產(chǎn)生，功率開(kāi)關(guān)管SI閉合、S4閉合，功率開(kāi)關(guān)管S2斷開(kāi)、S3斷開(kāi)。第六四象限功率開(kāi)關(guān)管SB’中的S8’導(dǎo)通，S7’斷開(kāi)。此時(shí)有回路第一輸入電容Cl正極、一功率開(kāi)關(guān)管S1、一高頻隔離式變壓器第一原邊繞組N1、一功率開(kāi)關(guān)管S4、一第二輸入電容C2負(fù)極。高頻變壓器4副邊感應(yīng)的能量通過(guò)高頻變壓器4的第三副邊繞組N4、-濾波器6、一交流負(fù)載ZL、一第六四象限功率開(kāi)關(guān)管SB’中的S8’、一二極管D9’形成回路；第五電平的另一種開(kāi)關(guān)模態(tài)，功率開(kāi)關(guān)管S2閉合、S3閉合，功率開(kāi)關(guān)管SI斷開(kāi)、S4斷開(kāi)。第五四象限功率開(kāi)關(guān)管SA’中的S6’導(dǎo)通，S5’關(guān)斷。此時(shí)有回路第一輸入電容Cl正極、一功率開(kāi)關(guān)管S3、一高頻隔離式變壓器第一原邊繞組N1、一功率開(kāi)關(guān)管S2、一第二輸入電容C2負(fù)極。高頻變壓器4副邊感應(yīng)的能量通過(guò)高頻變壓器4的第二副邊繞組N3’、一濾波器6、一交流負(fù)載ZL、一第五四象限功率開(kāi)關(guān)管SA’中的S6’、一二極管D7’形成回路。
[0047]輸出交流電壓正半周期，在輸出濾波器前端得到第一、第二和第三種電平，在輸出交流電壓負(fù)半周期，在輸出濾波器前端得到第三、第四和第五種電平。含有這五種電平的交流電經(jīng)過(guò)濾波器后可以得到頻譜特性比較好的交流輸出電壓。
[0048]由以上本發(fā)明的技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明所提出的Buck高頻隔離式五電平逆變器，將多電平技術(shù)引入Buck逆變器中，減小開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力。該逆變器具有兩級(jí)功率變換(直流DC-高頻交流HFAC-低頻交流LFAC )、雙向功率流、輸出濾波器前端電壓頻譜特性好、高功率密度、降低開(kāi)關(guān)器件的電壓應(yīng)力、輸出濾波器體積小、能夠?qū)崿F(xiàn)交流負(fù)載與直流電源高頻電氣隔離等優(yōu)點(diǎn)。
[0049]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書(shū)所界定者為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種Buck高頻隔離式五電平逆變器，其特征在于，由依次連接的輸入直流電源單元(1)、分壓電容(2)、Buck高頻隔離式五電平變換單元(3)、高頻隔離變壓器(4)、周波變換器(5)、輸出濾波器(6)和輸出交流負(fù)載(7)組成；其中，輸入直流電源單兀(I)包括一輸入直流電源(Ui)，輸入直流電源單元(Ui)與分壓電容(2)的一端連接，分壓電容的另一端與Buck高頻隔離五電平變換單元(3)的一端連接，Buck高頻隔離式五電平變換單元(3)的另一端與高頻隔離變壓器(4)的一端連接，高頻隔離變壓器(4)的另一端與周波變換器(5)的一端連接，周波變換器(5)的另一端與輸出濾波器(6)的一端連接,輸出濾波器(6)另一端與輸出交流負(fù)載(7)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Buck高頻隔離式五電平逆變器，其特征在于，所述分壓電容(2)包括第一分壓電容(Cl)和第二分壓電容(C2);第一分壓電容(Cl)的正極與輸入直流電源單元(Ui)的正極連接，第一分壓電容(Cl)的負(fù)極與第二分壓電容(C2)的正極連接，第二分壓電容(C2)的負(fù)極與輸入直流電源(Ui)的參考負(fù)極連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的Buck高頻隔離式五電平逆變器，其特征在于，所述Buck高頻隔離式五電平變換單元(3)包括第一功率開(kāi)關(guān)管(SI)，第一二極管(D1)，第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)，第二二極管(D2)，第三功率開(kāi)關(guān)管(S3)，第三二極管(D3)，第四功率開(kāi)關(guān)管(S4)，第四二極管(D4)，第五二極管(D5)，第六二極管(D6)，其中: 第一功率開(kāi)關(guān)管(SI)的漏極和第三功率開(kāi)關(guān)管(S3)的漏極與第一分壓電容(Cl)的正極相連接，第一二極管(Dl)和第三二極管(D3)分別反并聯(lián)于第一功率開(kāi)關(guān)管(SI)和第三功率開(kāi)關(guān)管(S3)兩端，即第一二極管(Dl)的陰極與第一功率開(kāi)關(guān)管(SI)的漏極連接，第一二極管(Dl)的陽(yáng)極與第一功率開(kāi)關(guān)管(SI)的源極連接，第三二極管(D3)的陰極與第三功率開(kāi)關(guān)管(S3 )的漏極連接，第三二極管(D3 )的陽(yáng)極與第三功率開(kāi)關(guān)管(S3 )的源極連接，第一功率開(kāi)關(guān)管(SI)的源極與第五二極管(D5)的陰極連接，第五二極管(D5)的陽(yáng)極和第一分壓電容(Cl)的負(fù)極、第二分壓電容(C2)的正極連接，第六二極管管(D6)的陰極和第二分壓電容(C2)的正極、第一分壓電容(Cl)的負(fù)極連接，第六二極管管(D6)的陽(yáng)極和第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的漏極連接，第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的源極和第四功率開(kāi)關(guān)管(S4)的源極與第二分壓電容(C2)的負(fù)極相連接，第二二極管(D2)和第四二極管(D4)分別反并聯(lián)于第一功率開(kāi)關(guān)管(S2)和第三功率開(kāi)關(guān)管(S4)兩端，即第二二極管(D2)的陰極與第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的漏極連接，第二二極管(D2)的陽(yáng)極與第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的源極連接，第四二極管(D4)的陰極與第四功率開(kāi)關(guān)管(S4)的漏極連接，第四二極管(D4)的陽(yáng)極與第四功率開(kāi)關(guān)管(S4)的源極連接； 所述高頻變壓器(4)和周波變換器(5)分別為高頻變壓器(T)和全橋式周波變換器，輸出濾波器(6)為電感電容濾波器，其中: 所述高頻隔離變壓器(4)包括第一原邊繞組(NI)，第二原邊繞組(N2)，第一副邊繞組(N3);高頻隔離變壓器(T)第一原邊繞組(NI)的同名端與第一功率開(kāi)關(guān)管(SI)的源極、第一二極管(Dl)的陽(yáng)極、第五二極管(D5)的陰極連接，高頻隔離變壓器(T)第一原邊繞組(NI)的非同名端與第四功率開(kāi)關(guān)管(S4)的漏極、第四二極管(D4)的陰極連接，高頻隔離變壓器(T)第二原邊繞組(N2)的同名端與第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的源極、第二二極管(D2)的陰極、第六二極管(D6)的陽(yáng)極連接，高頻隔離變壓器(T)第二原邊繞組(N2)的非同名端與第三功率開(kāi)關(guān)管(S3)的源極、第三二極管(D3)的陽(yáng)極連接；所述全橋式周波變換器(5)包括第一雙向開(kāi)關(guān)管(SA)，第二雙向功率開(kāi)關(guān)管(SB)，第三雙向開(kāi)關(guān)管(SC)和第四雙向功率開(kāi)關(guān)管(SD)，所述的第一雙向開(kāi)關(guān)管(SA)，第二雙向開(kāi)關(guān)管(SB)，第三雙向功率開(kāi)關(guān)管(SC)和第四雙向開(kāi)關(guān)管(SD)都是由兩個(gè)單個(gè)的功率開(kāi)關(guān)管反向串聯(lián)而構(gòu)成承受正向、反向的電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力的開(kāi)關(guān)，具有雙向阻斷功能；第一雙向功率開(kāi)關(guān)管(SA)包括第五功率開(kāi)關(guān)管(S5)、第六功率開(kāi)關(guān)管(S6)、第七二極管(D7)、第八二極管(D8)，第二雙向功率開(kāi)關(guān)管(SB)包括第七功率開(kāi)關(guān)管(S7)、第八功率開(kāi)關(guān)管(58)、第九二極管(D9)，第十二極管(D10)，第三雙向功率開(kāi)關(guān)管(SC)包括第九功率開(kāi)關(guān)管(59)、第十功率開(kāi)關(guān)管(S10)、第十一二極管(D11)、第十二二極管(D12)，第四雙向功率開(kāi)關(guān)管(SD)包括第十一功率開(kāi)關(guān)管(S11)、第十二功率開(kāi)關(guān)管(S12)、第十三二極管(D13)，第十四二極管(D14);第一雙向功率開(kāi)關(guān)管(SA)的一端與高頻隔離變壓器(T)第一副原邊繞組(N3)的同名端相連，第一雙向功率開(kāi)關(guān)管(SA)的另一端與第三雙向功率開(kāi)關(guān)管(SC)的一端連接，第三雙向功率開(kāi)關(guān)管(SC)的另一端與高頻隔離變壓器(T)第一副邊繞組(N3)的非同名端相連，第二雙向功率開(kāi)關(guān)管(SB)的一端與高頻隔離變壓器(T)第一副邊繞組(N3)的同名端、第一雙向功率開(kāi)關(guān)管(SA)的一端連接,第二雙向功率開(kāi)關(guān)管(SB)的另一端與第四雙向功率開(kāi)關(guān)管(SD)的一端連接，第四雙向功率開(kāi)關(guān)管(SD)的另一端與高頻隔離變壓器(T)第一副邊繞組(N3)的非同名端、第三雙向功率開(kāi)關(guān)管(SC)的另一端相連接；第五功率開(kāi)關(guān)管(S5)的漏極和第七二極管(D7)的陰極相連作為第一雙向功率開(kāi)關(guān)管(SA)的一端，第六功率開(kāi)關(guān)管(S6)的漏極和第八二極管(D8)的陰極相連作為第一雙向功率開(kāi)關(guān)管(SA)的另一端，第五功率開(kāi)關(guān)管(S5)的源極、第六功率開(kāi)關(guān)管(S6)的源極、第七二極管(D7)的陽(yáng)極、第八二極管(D8)的陽(yáng)極連接在一起；第七功率開(kāi)關(guān)管(S7)的漏極和第九二極管(D9)的陰極相連作為第二雙向功率開(kāi)關(guān)管(SB)的一端，第八功率開(kāi)關(guān)管(S8)的漏極和第十二極管(DlO)的陰極相連作為第二雙向功率開(kāi)關(guān)管(SB)的另一端，第七功率開(kāi)關(guān)管(S7)的源極、第八功率開(kāi)關(guān)管(S8)的源極、第九二極管(D9)的陽(yáng)極、第十二極管(DlO)的陽(yáng)極連接在一起；第九功率開(kāi)關(guān)管(S9)的漏極和第十一二極管(Dll)的陰極相連作為第三雙向功率開(kāi)關(guān)管(SC)的一端，第十功率開(kāi)關(guān)管(SlO)的漏極和第十二二極管(D12)的陰極相連作為第三雙向功率開(kāi)關(guān)管(SC)的另一端，第九功率開(kāi)關(guān)管(S9)的源極、第十功率開(kāi)關(guān)管(SlO)的源極、第十一二極管(Dll)的陽(yáng)極、第十二二極管(D12)的陽(yáng)極連接在一起；第十一功率開(kāi)關(guān)管(Sll)的漏極和第十三二極管(D13)的陰極相連作為第四雙向功率開(kāi)關(guān)管(SD)的一端，第十二功率開(kāi)關(guān)管(S12)的漏極和第十四二極管(D14)的陰極相連作為第四雙向功率開(kāi)關(guān)管(SD)的另一端，第十一功率開(kāi)關(guān)管(Sll)的源極、第十二功率開(kāi)關(guān)管(S12)的源極、第十三二極管(D13)的陽(yáng)極、第十四二極管(D14)的陽(yáng)極連接在一起； 所述輸出濾波器(6)包含輸出濾波電感(Lf )和輸出濾波電容(Cf );輸出濾波電感(Lf )的一端與第一雙向功率開(kāi)關(guān)管(SA)的另一端、第三雙向功率開(kāi)關(guān)管(SC)的一端相連接，即與第六功率開(kāi)關(guān)管(S6)的漏極、第八二極管(D8)的陰極、第九功率開(kāi)關(guān)管(S9)的漏極、第十一二極管(Dll)的陰極相連接，輸出濾波電感(Lf)的另一端與輸出濾波電容(Cf)的一端連接，輸出濾波電容(Cf)的另一端與第二雙向功率開(kāi)關(guān)管(SB)的另一端、第四雙向功率開(kāi)關(guān)管(SD)的一端連接，即與第八功率開(kāi)關(guān)管(S8)的漏極、第十二極管(DlO)的陰極、第十一功率開(kāi)關(guān)管(Sll)的漏極、第十三二極管(D13)的陰極相連接； 所述輸出交流負(fù)載(7)包含交流負(fù)載(ZL)，交流負(fù)載(ZL)的一端和輸出濾波電容(Cf )的一端、輸出濾波電感(Lf)的另一端相連接，交流負(fù)載(ZL)的另一端和輸出濾波電容(Cf)的另一端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的Buck高頻隔離式五電平逆變器，其特征在于，所述Buck高頻隔離式五電平變換單元(3)包括第一功率開(kāi)關(guān)管(SI)，第一二極管(D1)，第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)，第二二極管(D2)，第三功率開(kāi)關(guān)管(S3)，第三二極管(D3)，第四功率開(kāi)關(guān)管(S4)，第四二極管(D4)，第五二極管(D5)，第六二極管(D6)，其中: 第一功率開(kāi)關(guān)管(SI)的漏極和第三功率開(kāi)關(guān)管(S3)的漏極與第一分壓電容(Cl)的正極相連接，第一二極管(Dl)和第三二極管(D3)分別反并聯(lián)于第一功率開(kāi)關(guān)管(SI)和第三功率開(kāi)關(guān)管(S3)兩端，即第一二極管(Dl)的陰極與第一功率開(kāi)關(guān)管(SI)的漏極連接，第一二極管(Dl)的陽(yáng)極與第一功率開(kāi)關(guān)管(SI)的源極連接，第三二極管(D3)的陰極與第三功率開(kāi)關(guān)管(S3 )的漏極連接，第三二極管(D3 )的陽(yáng)極與第三功率開(kāi)關(guān)管(S3 )的源極連接，第一功率開(kāi)關(guān)管(SI)的源極與第五二極管(D5)的陰極連接，第五二極管(D5)的陽(yáng)極和第一分壓電容(Cl)的負(fù)極、第二分壓電容(C2)的正極連接，第六二極管管(D6)的陰極和第二分壓電容(C2)的正極、第一分壓電容(Cl)的負(fù)極連接，第六二極管管(D6)的陽(yáng)極和第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的漏極連接，第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的源極和第四功率開(kāi)關(guān)管(S4)的源極與第二分壓電容(C2)的負(fù)極相連接，第二二極管(D2)和第四二極管(D4)分別反并聯(lián)于第一功率開(kāi)關(guān)管(S2)和第三功率開(kāi)關(guān)管(S4)兩端，即第二二極管(D2)的陰極與第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的漏極連接，第二二極管(D2)的陽(yáng)極與第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的源極連接，第四二極管(D4)的陰極與第四功率開(kāi)關(guān)管(S4)的漏極連接，第四二極管(D4)的陽(yáng)極與第四功率開(kāi)關(guān)管(S4)的源極連接； 所述高頻變壓器(4)和周波變換器(5)分別為高頻變壓器(T)和全波式周波變換器，輸出濾波器(6)為電感電容濾波器，其中: 所述高頻隔離變壓器(4)包括第一原邊繞組(NI)，第二原邊繞組(N2)，第二副邊繞組(N3’)，第三副邊繞組(N4);高頻隔離變壓器(T)第一原邊繞組(NI)的同名端與第一功率開(kāi)關(guān)管(SI)的源極、第一二極管(Dl)的陽(yáng)極、第五二極管(D5)的陰極連接，高頻隔離變壓器(T)第一原邊繞組(NI)的非同名端與第四功率開(kāi)關(guān)管(S4)的漏極、第四二極管(D4)的陰極連接，高頻隔離變壓器(T)第二原邊繞組(N2)的同名端與第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的源極、第二二極管(D2)的陰極、第六二極管(D6)的陽(yáng)極連接，高頻隔離變壓器(T)第二原邊繞組(N2)的非同名端與第三功率開(kāi)關(guān)管(S3)的源極、第三二極管(D3)的陽(yáng)極連接，高頻隔離變壓器(T)第二副邊繞組(N3’)的非同名端與高頻隔離變壓器(T)第三副邊繞組(N4)的同名端連接； 所述全波式周波變換器(8)包括第五雙向開(kāi)關(guān)管(SA’)和第六雙向功率開(kāi)關(guān)管(SB’)，所述的第六雙向功率開(kāi)關(guān)管(SA’)和第七雙向功率開(kāi)關(guān)管(SB’)都是由兩個(gè)單個(gè)的功率開(kāi)關(guān)管反向串聯(lián)而構(gòu)成承受正向、反向的電壓應(yīng)力和電流應(yīng)力的開(kāi)關(guān)，具有雙向阻斷功能；第五雙向功率開(kāi)關(guān)管(SA’)包括第十三功率開(kāi)關(guān)管(S5’)、第十四功率開(kāi)關(guān)管(S6’)、第十五二極管(D7’)、第十六二極管(D8’)，第六雙向功率開(kāi)關(guān)管(SB’)包括第十五功率開(kāi)關(guān)管(S7’)、第十六功率開(kāi)關(guān)管(S8’)、第十七二極管(D9’)，第十八二極管(D10’)；第五雙向功率開(kāi)關(guān)管(SA’)的一端與高頻隔離變壓器(T)第一副邊繞組(N3’)的同名端相連，第五雙向功率開(kāi)關(guān)管(SA’)的另一端與第六雙向功率開(kāi)關(guān)管(SB’)的另一端連接，第六雙向功率開(kāi)關(guān)管(SB’)的一端與高頻隔離變壓器(T)第二副邊繞組(N4)的非同名端相連，第六雙向功率開(kāi)關(guān)管(SB’)的另一端與第五雙向功率開(kāi)關(guān)管(SA’)的另一端連接；第十三功率開(kāi)關(guān)管(S5’)的漏極和第十五二極管(D7’)的陰極相連作為第五雙向功率開(kāi)關(guān)管(SA’)的一端，第十四功率開(kāi)關(guān)管(S6’)的漏極和第十六二極管(D8’)的陰極相連作為第五雙向功率開(kāi)關(guān)管(SA’ )的另一端，第十三功率開(kāi)關(guān)管(S5’ )的源極、第十四功率開(kāi)關(guān)管(S6’ )的源極、第十五二極管(D7’)的陽(yáng)極、第十六二極管(D8’)的陽(yáng)極連接在一起，第十五功率開(kāi)關(guān)管(S7’ )的漏極和第十七二極管(D9’ )的陰極相連作為第六雙向功率開(kāi)關(guān)管(SB’ )的一端，第十六功率開(kāi)關(guān)管(S8’)的漏極和第十八二極管(D10’)的陰極相連作為第六雙向功率開(kāi)關(guān)管(SB’)的另一端，第十五功率開(kāi)關(guān)管(S7’)的源極、第十六功率開(kāi)關(guān)管(S8’)的源極、第十七二極管(D9’)的陽(yáng)極、第十八二極管(D10’)的陽(yáng)極連接在一起； 所述輸出濾波器(6 )包含輸出濾波電感(Lf )和輸出濾波電容(Cf )，輸出濾波電感(Lf )的一端與第五雙向功率開(kāi)關(guān)管(SA’)的另一端、第六雙向功率開(kāi)關(guān)管(SB’)的另一端相連接，即與第十四功率開(kāi)關(guān)管(S6’)的漏極、第十六二極管(D8’)的陰極、第十六功率開(kāi)關(guān)管(S8’)的漏極、第十八二極管(D10’)的陰極相連接，輸出濾波電感(Lf)的另一端與輸出濾波電容(Cf)的一端連接，輸出濾波電容(Cf)的另一端和高頻隔離變壓器(T)第二副邊繞組(N3’)的非同名端、高頻隔離變壓器(T)第三副邊繞組(N4)的同名端連接； 所述輸出交流負(fù)載(7)包含交流負(fù)載(ZL)，交流負(fù)載(ZL)的一端和輸出濾波電容(Cf )的一端、輸出濾 波電感(Lf)的另一端相連接，交流負(fù)載(ZL)的另一端和輸出濾波電容(Cf)的另一端連接。
【文檔編號(hào)】H02M7/483GK103916036SQ201410158918
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】柳成, 李磊, 趙衛(wèi), 胥佳梅, 項(xiàng)澤宇, 畢婕 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)