专利汇可以提供高频隔离式五电平逆变器专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种高频隔离式五电平逆变器,由依次连接的输入直流电源、分压电容、高频隔离式五电平变换单元、输出周波变换器、输出 滤波器 和输出交流负载构成;该变换器在全桥逆变器 基础 上,通过在输入直流 电压 源两端并联两个电容分压,使 变压器 前端能产生Udc、Udc/2、0、‑Udc/2、‑Udc五个电平,同时在变压副边也能感应出五个电平,减小 开关 管电压应 力 ,同时改善了 输出电压 波形 质量 。本发明具有两级功率变换(直流DC‑高频交流HFAC‑低频交流LFAC)、具有双向功率流、开关器件电压 应力 低、输出滤波器前端电压 频谱 特性好、输出滤波器体积小、能够实现交流负载与直流电源高频电气隔离的优点。该逆变器开关管电压应力低,可应用于更高电压、大功率的应用场合。,下面是高频隔离式五电平逆变器专利的具体信息内容。
1.一种高频隔离式五电平逆变器,其特征在于:由依次连接的输入直流电源单元(1)、分压电容(2)、高频隔离式五电平变换单元(3)、高频隔离变压器(4)、输出周波变换器(5)、输出滤波器(6)和输出交流负载(7)组成;输入直流电源单元(1)包括输入直流电源(Udc),输入直流电源单元(1)与分压电容一端连接,分压电容另一端与高频隔离式五电平变换单元一端连接,高频隔离式五电平变换单元另一端与高频隔离变压器(4)一端连接,高频隔离变压器(4)另一端与输出周波变换器一端连接,输出周波变换器另一端与输出滤波器一端连接,输出滤波器另一端与输出交流负载连接,其中:
所述分压电容(2)包括第一分压电容(C1),第二分压电容(C2);第一分压电容(C1)的正极与输入直流电源单元(1)的正极连接,第一分压电容(C1)的负极与第二分压电容(C2)的正极连接,第二分压电容(C2)的负极与输入直流电源单元(1)的参考负极连接;
所述高频隔离式五电平变换单元(3)包括第一功率开关管(S1),第一二极管(D1),第二功率开关管(S2),第二二极管(D2),第三功率开关管(S3),第三二极管(D3),第四功率开关管(S4),第四二极管(D4),第五功率开关管(S5),第五二极管(D5),第六功率开关管(S6),第六二极管(D6),第七功率开关管(S7),第七二极管(D7),第八功率开关管(S8),第八二极管(D8);第九功率开关管(S9),第九二极管(D9),第十功率开关管(S10),第十二极管(D10);第一功率开关管(S1)的漏极与第一分压电容(C1)的正极相连接,第一二极管(D1)反并联于第一功率开关管(S1)两端,即第一二极管(D1)的阴极与第一功率开关管(S1)的漏极连接,第一二极管(D1)的阳极与第一功率开关管(S1)的源极连接,第一功率开关管(S1)的源极与第二功率开关管(S2)的源极连接,第二二极管(D2)反并联于第二功率开关管(S2)两端,即第二二极管(D2)的阴极与第二功率开关管(S2)的漏极连接,第二二极管(D2)的阳极与第二功率开关管(S2)的源极连接,第三功率开关管漏极与第一分压电容(C1)正极相连接,第三二极管(D3)反并联于第三功率开关管(S3)两端,即第三二极管(D3)的阴极与第三功率开关管(S3)的漏极连接,第三二极管(D3)的阳极与第三功率开关管(S3)的源极连接,第三功率开关管(S3)的源极与第四功率开关管(S4)的源极连接,第四二极管(D4)反并联于第四功率开关管(S4)两端,第五功率开关管(S5)的漏极与第二分压电容(C2)的正极连接,第五二极管(D5)反并联于第五功率开关管(S5)两端,即第五二极管(D5)的阴极与第五功率开关管(S5)的漏极连接,第五二极管(D5)的阳极与第五功率开关管(S5)的源极连接,第五功率开关管(S5)的源极与第六功率开关管(S6)的源极连接,第六二极管(D6)反并联于第六功率开关管(S6)两端,即第六二极管(D6)的阴极与第六功率开关管(S6)的漏极连接,第六二极管(D6)的阳极与第六功率开关管(S6)的源极连接,第七功率开关管(S7)的漏极与第二分压电容(C2)的负极相连,第七二极管(D7)反并联在第七功率开关管(S7)两侧,第七功率开关管(S7)的源极、第七二极管(D7)的阳极、第八功率开关管(S8)的源极、第八二极管(D8)的阳极相连接,第九功率开关管(S9)的漏极与第一分压电容(C1)正极相连,第九二极管(D9)反并联在第九功率开关管(S9)两侧,第九功率开关管(S9)的源极、第九二极管(D9)的阳极、第十功率开关管(S10)的源极、第十二极管(D12)的阳极相连接,第八功率开关管(S8)的漏极、第八二极管(D8)的阴极、第十功率开关管(S10)的漏极、第十二极管(D10)的阴极相连在一起;
所述输出交流负载(7)包含交流负载(ZL),交流负载(ZL)的一端和输出滤波器(6)中的输出滤波电容(Cf)的一端、输出滤波器(6)中的输出滤波电感(Lf)的另一端相连接,输出滤波电感(Lf)的一端与输出周波变换器(5)相连,交流负载(ZL)的另一端和输出滤波电容(Cf)的另一端连接。
2.根据权利要求1所述高频隔离式五电平逆变器,其特征在于,所述高频隔离变压器(4)和输出周波变换器(5)为高频隔离变压器(T)和全桥式周波变换器,输出滤波器(6)为电感电容滤波器;
所述高频隔离变压器(T)包括第一原边绕组(N1)、第二原边绕组(N2)、第一副边绕组(N3);高频隔离变压器(T)第一原边绕组(N1)同名端与第二功率开关管(S2)的漏极、第二二极管(D2)的阴极相连接,第一原边绕组(N1)非同名端与第二原边绕组(N2)的同名端、第六功率开关管(S6)的漏极、第六二极管(D6)的阴极相连接,第二原边绕组(N2)的同名端与第四功率开关管(S4)的漏极、第四二极管(D4)的阴极相连接;
所述全桥式周波变换器(5)包括第一双向功率开关管(SA),第二双向功率开关管(SB),第三双向功率开关管(SC)和第四双向功率开关管(SD),所述的第一双向功率开关管(SA),第二双向功率开关管(SB),第三双向功率开关管(SC)和第四双向功率开关管(SD)都是由两个单个的功率开关管反向串联而构成承受正向、反向的电压应力和电流应力的开关,具有双向阻断功能;第一双向功率开关管(SA)包括第十一功率开关管(S11)、第十二功率开关管(S12)、第十一二极管(D11)、第十二二极管(D12),第二双向功率开关管(SB)包括第十三功率开关管(S13)、第十四功率开关管(S14)、第十三二极管(D13),第十四二极管(D14),第三双向功率开关管(SC)包括第十五功率开关管(S15)、第十六功率开关管(S16)、第十五二极管(D15)、第十六二极管(D16),第四双向功率开关管(SD)包括第十七功率开关管(S17)、第十八功率开关管(S18)、第十七二极管(D17),第十八二极管(D18);第一双向功率开关管(SA)的一端与高频隔离变压器(T)第一副边绕组(N3)的同名端相连,第一双向功率开关管(SA)的另一端与第三双向功率开关管(SC)的一端连接,第三双向功率开关管(SC)的另一端与高频隔离变压器(T)第一副边绕组(N3)的非同名端相连,第二双向功率开关管(SB)的一端与高频隔离变压器(T)第一副边绕组(N3)的同名端、第一双向功率开关管(SA)的一端连接,第二双向功率开关管(SB)的另一端与第四双向功率开关管(SD)的一端相连接,第四双向功率开关管(SD)的另一端与高频隔离变压器(T)第一副边绕组(N3)的非同名端、第三双向功率开关管(SC)的另一端相连接;
第十一功率开关管(S11)的漏极和第十一二极管(D11)的阴极相连作为第一双向功率开关管(SA)的一端,第十二功率开关管(S12)的漏极和第十二二极管(D12)的阴极相连作为第一双向功率开关管(SA)的另一端,第十一功率开关管(S11)的源极、第十二功率开关管(S12)的源极、第十一二极管(D11)的阳极、第十二二极管(D12)的阳极连接在一起,第十三功率开关管(S13)的漏极和第十三二极管(D13)的阴极相连作为第二双向功率开关管(SB)的一端,第十四功率开关管(S14)的漏极和第十四二极管(D14)的阴极相连作为第二双向功率开关管(SB)的另一端,第十三功率开关管(S13)的源极、第十四功率开关管(S14)的源极、第十三二极管(D13)的阳极、第十四二极管(D14)的阳极连接在一起,第十五功率开关管(S15)的漏极和第十五二极管(D15)的阴极相连作为第三双向功率开关管(SC)的一端,第十六功率开关管(S16)的漏极和第十六二极管(D16)的阴极相连作为第三双向功率开关管(SC)的另一端,第十五功率开关管(S15)的源极、第十六功率开关管(S16)的源极、第十五二极管(D15)的阳极、第十六二极管(D16)的阳极连接在一起,第十七功率开关管(S17)的漏极和第十七二极管(D17)的阴极相连作为第四双向功率开关管(SD)的一端,第十八功率开关管(S18)的漏极和第十八二极管(D18)的阴极相连作为第四双向功率开关管(SD)的另一端,第十七功率开关管(S17)的源极、第十八功率开关管(S18)的源极、第十七二极管(D17)的阳极、第十八二极管(D18)的阳极连接在一起;
所述输出滤波器(6)包含输出滤波电感(Lf)和输出滤波电容(Cf);输出滤波电感(Lf)的一端与第一双向功率开关管(SA)的另一端、第三双向功率开关管(SC)的一端相连接,即与第十二功率开关管(S12)的漏极、第十二二极管(D12)的阴极、第十五功率开关管(S15)的漏极、第十五二极管(D15)的阴极相连接,输出滤波电感(Lf)的另一端与输出滤波电容(Cf)的一端连接,输出滤波电容(Cf)的另一端与第二双向功率开关管(SB)的另一端、第四双向功率开关管(SD)的一端相连接,即与第十四功率开关管(S14)的漏极、第十二二极管(D12)的阴极、第十七功率开关管(S17)的漏极、第十七二极管(D17)的阴极相连接。
3.根据权利要求1所述高频隔离式五电平逆变器,其特征在于,高频隔离变压器(4)和输出周波变换器(5)为高频隔离变压器(T)和全波式周波变换器,输出滤波器(6)为电感电容滤波器;
所述高频隔离变压器(T)包括第一原边绕组(N1)、第二原边绕组(N2)、第三副边绕组(N3’)、第四副边绕组(N4);高频隔离变压器(T)第一原边绕组(N1)的同名端与第二功率开关管(S2)的漏极、第二二极管(D2)的阴极连接,高频隔离变压器(T)第二原边绕组(N2)的同名端与第一原边绕组(N1)的非同名端、第六功率开关管(S6)漏极、第六二极管(D6)的阴极相连接,高频隔离变压器(T)第二原边绕组(N2)的非同名端与第四功率开关管(S4)的漏极、第四二极管(D4)的阴极相连接,高频隔离变压器(T)第三副边绕组(N3’)的非同名端与高频隔离变压器(T)第四副边绕组(N4)的同名端相连接;
所述全波式周波变换器(5)包括第五双向功率开关管(SA’)和第六双向功率开关管(SB’),所述的第五双向功率开关管(SA’)和第六双向功率开关管(SB’)都是由两个单个的功率开关管反向串联而构成承受正向、反向的电压应力和电流应力的开关,具有双向阻断功能;第五双向功率开关管(SA’)包括第十九功率开关管(S11’)、第二十功率开关管(S12’)、第十九二极管(D11’)、第二十二极管(D12’),第六双向功率开关管(SB’)包括第二十一功率开关管(S13’)、第二十二功率开关管(S14’)、第二十一二极管(D13’),第二十二二极管(D14’);第五双向功率开关管(SA’)的一端与高频隔离变压器(T)第三副边绕组(N3’)的同名端相连,第五双向功率开关管(SA’)的另一端与第六双向功率开关管(SB’)的另一端连接,第六双向功率开关管(SB’)的一端与高频隔离变压器(T)第四副边绕组(N4)的非同名端相连,第六双向功率开关管(SB’)的另一端与第五双向功率开关管(SA’)的另一端连接;
第十九功率开关管(S11’)的漏极和第十九二极管(D11’)的阴极相连作为第五双向功率开关管(SA’)的一端,第二十功率开关管(S12’)的漏极和第二十二极管(D12’)的阴极相连作为第五双向功率开关管(SA’)的另一端,第十九功率开关管(S11’)的源极、第二十功率开关管(S12’)的源极、第十九二极管(D11’)的阳极、第二十二极管(D12’)的阳极连接在一起,第二十一功率开关管(S13’)的漏极和第二十一二极管(D13’)的阴极相连作为第六双向功率开关管(SB’)的一端,第二十二功率开关管(S14’)的漏极和第二十二二极管(D14’)的阴极相连作为第六双向功率开关管(SB’)的另一端,第二十一功率开关管(S13’)的源极、第二十二功率开关管(S14’)的源极、第二十一二极管(D13’)的阳极、第二十二二极管(D14’)的阳极连接在一起;
所述输出滤波器(6)包含输出滤波电感(Lf)和输出滤波电容(Cf),输出滤波电感(Lf)的一端与第五双向功率开关管(SA’)的另一端、第六双向功率开关管(SB’)的另一端相连接,即与第二十功率开关管(S12’)的漏极、第二十二极管(D12’)的阴极、第二十二功率开关管(S14’)的漏极、第二十二二极管(D14’)的阴极相连接,输出滤波电感(Lf)的另一端与输出滤波电容(Cf)的一端连接,输出滤波电容(C3)的另一端和高频隔离变压器(T)第三副边绕组(N3’)的非同名端、高频隔离变压器(T)第四副边绕组(N4)的同名端连接。
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