雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源逆變器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及逆變器領(lǐng)域，特別是涉及一種雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源逆變器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的逆變器大多是電流型或是電壓型逆變器，其缺點是電流型逆變器逆變橋不能開路，電壓型逆變器逆變橋不能短路，一旦發(fā)生上述兩種情況就會損壞電路器件，甚至發(fā)生危險。
[0003]傳統(tǒng)逆變器電路的結(jié)構(gòu)使得電壓型逆變器為降壓型變換器，電流型逆變器為升壓型變換器?；趥鹘y(tǒng)阻抗源逆變器思想的電壓型/電流型阻抗源逆變器可以克服前述電路的缺陷，但是由于輸入/輸出側(cè)沒有公共點，給電路接線帶來困難。同時，阻抗源網(wǎng)絡(luò)電容的電壓應(yīng)力和電感的電流應(yīng)力偏大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源逆變器，用于解決上述技術(shù)冋題。
[0005]一種雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源逆變器，包括直流電流源、準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)、逆變橋臂網(wǎng)絡(luò)、交流負(fù)載，直流電流源與準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)連接，準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)與逆變橋臂網(wǎng)絡(luò)連接，逆變橋臂網(wǎng)絡(luò)與負(fù)載連接；
[0006]準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)用于通過電感和電容的充放電以及雙向開關(guān)器件的通斷實現(xiàn)升降壓功能；
[0007]所述逆變橋臂網(wǎng)絡(luò)用于通過單向開關(guān)器件的高頻周期性通斷將直流電轉(zhuǎn)換成交流電能。所述直流電源由直流電流源和電感串聯(lián)而成；所述準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)包括第一電感、第二電感、第一電容、第二電容、雙向電力電子開關(guān)，所述第一電感的一端連接電感遠(yuǎn)離直流電壓源的一端，第一電感的另一端連接第一電容的一端，第一電容的另一端連接直流電壓源的負(fù)極；第二電容一端連接電感遠(yuǎn)離直流電壓源的一端，第二電容的另一端連接第二電感的一端，第二電感的另一端連接直流電壓源的負(fù)極；雙向電力電子開關(guān)的一端接在第一電感與第一電容之間，另一端接在第二電容與第二電感之間。
[0008]所述的雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源逆變器，逆變橋臂網(wǎng)絡(luò)可以是包括第一開關(guān)至第六開關(guān)，所述第一開關(guān)至第六開關(guān)為單向電力電子開關(guān)；
[0009]第一開關(guān)一端接第一電感與第二電容的公共節(jié)點，第一開關(guān)的另一端串聯(lián)第四開關(guān)的一端，第四開關(guān)的另一端連接直流電壓源的負(fù)極；
[0010]第三開關(guān)一端接第一電感與第二電容的公共節(jié)點，第三開關(guān)的另一端串聯(lián)第六開關(guān)的一端，第六開關(guān)的另一端連接直流電壓源的負(fù)極；
[0011]第五開關(guān)一端接第一電感與第二電容的公共節(jié)點，第五開關(guān)的另一端串聯(lián)第二開關(guān)的一端，第二開關(guān)的另一端連接直流電壓源的負(fù)極；
[0012]第一開關(guān)與第四開關(guān)串聯(lián)成第一橋臂；第三開關(guān)與第六開關(guān)串聯(lián)成第二橋臂；第五開關(guān)與第二開關(guān)串聯(lián)成第三橋臂；
[0013]負(fù)載為三相電機，三相電機的U相線接到第一開關(guān)與第四開關(guān)之間，三相電機的V相線接到第三開關(guān)與第六開關(guān)之間，三相電機的W相線接到第五開關(guān)與第二開關(guān)之間；三相電機的U、V、W三相線中兩兩之間分別連接有電容。
[0014]或者所述逆變橋臂網(wǎng)絡(luò)包括第一開關(guān)至第四開關(guān)，所述第一開關(guān)至第四開關(guān)為單向電力電子開關(guān)；
[0015]第一開關(guān)一端接第一電感與第二電容的公共節(jié)點，第一開關(guān)的另一端串聯(lián)第二開關(guān)的一端，第二開關(guān)的另一端連接直流電壓源的負(fù)極；
[0016]第三開關(guān)一端接第一電感與第二電容的公共節(jié)點，第三開關(guān)的另一端串聯(lián)第四開關(guān)的一端，第四開關(guān)的另一端連接直流電壓源的負(fù)極；
[0017]第一開關(guān)與第二開關(guān)串聯(lián)成第一橋臂；第三開關(guān)與第四開關(guān)串聯(lián)成第二橋臂；
[0018]負(fù)載為單相電機，單相電機的一端接到第一開關(guān)與第二開關(guān)之間，另一端接到第三開關(guān)與第四開關(guān)之間，單向電機的兩個接線端之間接有電容。
[0019]所述單向電力電子開關(guān)由全控型開關(guān)和功率二極管的串聯(lián)而成，或采用反向阻斷型IGBT模塊。
[0020]本發(fā)明雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源逆變器的優(yōu)點和積極效果在于:由于設(shè)置了準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)，電路具有非常高的可靠性，可以避免逆變橋臂電力電子開關(guān)共態(tài)導(dǎo)通或共態(tài)關(guān)斷時損壞電力電子器件。由于電力電子開關(guān)的工作頻率很高，準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)的無源元件值很小，整個電路的結(jié)構(gòu)簡單，體積小、重量輕、可靠性高。
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源逆變器作進(jìn)一步說明。
【附圖說明】
[0022]圖1為雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源逆變器示意圖；
[0023]圖2為雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源逆變器的第一實施例的電路原理圖；
[0024]圖3為雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源逆變器的第二實施例的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0025]如圖1所示，本發(fā)明的雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源逆變器，包括直流電流源P、準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)Z、逆變橋臂網(wǎng)絡(luò)S、交流負(fù)載M，直流電流源P與準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)Z連接，準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)Z與逆變橋臂網(wǎng)絡(luò)S連接，逆變橋臂網(wǎng)絡(luò)S與負(fù)載M連接；
[0026]準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)Z用于通過電感和電容的充放電以及雙向開關(guān)器件的通斷實現(xiàn)升降壓功能；
[0027]所述逆變橋臂網(wǎng)絡(luò)S用于通過單向開關(guān)器件的高頻周期性通斷將直流電轉(zhuǎn)換成交流電能。
[0028]所述直流電源P由直流電壓源Ul和電感L串聯(lián)而成；所述準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)Z包括第一電感L1、第二電感L2、第一電容Cl、第二電容C2、雙向電力電子開關(guān)S7，所述第一電感LI的一端連接電感L遠(yuǎn)離直流電壓源Ul的一端，第一電感LI的另一端連接第一電容Cl的一端，第一電容Cl的另一端連接直流電壓源Ul的負(fù)極；第二電容C2 —端連接電感L遠(yuǎn)離直流電壓源Ul的一端，第二電容C2的另一端連接第二電感L2的一端，第二電感L2的另一端連接直流電壓源Ul的負(fù)極；雙向電力電子開關(guān)S7的一端接在第一電感LI與第一電容Cl之間，另一端接在第二電容C2與第二電感L2之間。
[0029]如圖2所示，逆變橋臂網(wǎng)絡(luò)S包括第一開關(guān)SI至第六開關(guān)S6，所述第一開關(guān)SI至第六開關(guān)S6為單向電力電子開關(guān)；
[0030]第一開關(guān)SI 一端接第一電感LI與第二電容C2的公共節(jié)點，第一開關(guān)SI的另一端串聯(lián)第四開關(guān)S4的一端，第四開關(guān)S4的另一端連接直流電壓源Ul的負(fù)極；
[0031]第三開關(guān)S3 —端接第一電感LI與第二電容C2的公共節(jié)點，第三開關(guān)S3的另一端串聯(lián)第六開關(guān)S6的一端，第六開關(guān)S6的另一端連接直流電壓源Ul的負(fù)極；
[0032]第五開關(guān)S5 —端接第一電感LI與第二電容C2的公共節(jié)點，第五開關(guān)S5的另一端串聯(lián)第二開關(guān)S2的一端，第二開關(guān)S2的另一端連接直流電壓源Ul的負(fù)極；
[0033]第一開關(guān)SI與第四開關(guān)S4串聯(lián)成第一橋臂；第三開關(guān)S3與第六開關(guān)S6串聯(lián)成第二橋臂；第五開關(guān)S5與第二開關(guān)S2串聯(lián)成第三橋臂；
[0034]負(fù)載M為三相電機Ml，三相電機的U相線接到第一開關(guān)SI與第四開關(guān)S4之間，三相電機的V相線接到第三開關(guān)S3與第六開關(guān)S6之間，三相電機的W相線接到第五開關(guān)S5與第二開關(guān)S2之間；三相電機的U、V、W三相線中兩兩之間分別連接有電容C。
[0035]對于三相電路來說，有10種工作狀態(tài):6個有效狀態(tài)，不同相上下各一個開關(guān)導(dǎo)通，即S1S6、S1S2、S3S4、S3S2、S5S4、S5S6六種情況，三相電機Ml得到能量；3個零狀態(tài)，同一相的兩個開關(guān)同時導(dǎo)通，即S1S4、S3S6、S5S2三種情況，三相電機Ml沒有得到能量。在這9種工作狀態(tài)下，準(zhǔn)阻抗源網(wǎng)絡(luò)Z中的雙向電力電子開關(guān)S7處于截止?fàn)顟B(tài)；I個開路零狀態(tài)，即6個開關(guān)全不導(dǎo)通，三相電機Ml也沒有得到能量，此時，雙向電力電子開關(guān)S7導(dǎo)通，本發(fā)明的雙向功率流電流型準(zhǔn)阻抗源逆變器的開路零狀態(tài)，可以實現(xiàn)升降壓功率變換。四值邏輯控制方法通過將每個橋臂的工作狀態(tài)用四值邏輯來描述并進(jìn)行優(yōu)化排布，可以最大限度的減少開關(guān)次數(shù)，提高系統(tǒng)效率。具體說來，每個橋臂的工作狀態(tài)有四種:上通下斷、上斷下通、上下全通、上下全斷。將每種狀態(tài)定義為一個邏輯，分別為1，_1，0，Y。三相電路情況下，逆變橋臂網(wǎng)絡(luò)S共有43= 64種邏輯狀態(tài)，其中僅有10種邏輯狀態(tài)是允許的，即(1、-1、Y