一种非隔离式直流变换器型差动三电平逆变器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102594189A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102594189A(43)申请公布日2012.07.18(21)申请号201210054603.0(22)申请日2012.03.05(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号(72)发明人马锋李磊(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人朱显国(51)Int.Cl.H02M7/483(2007.01)权利要求书权利要求书5页5页说明书说明书99页页附图附图44页(54)发明名称一种非隔离式直流变换器型差动三电平逆变器(57)摘要本发明公开了一种非隔离式直流变换器型差动三电平逆变器。该逆变器的电路结构由电源、输入滤波器、两个双向三电平直流变换器、输出滤波器及交流负载构成，其中双向三电平直流变换器以差动形式连接，即输入端并联，输出端串联。本发明能够实现将不稳定、劣质的直流电压变换为所需要的稳定、优质的正弦交流电压的功能。通过改变双向三电平直流变换器的类型，得到包括Boost型、Buck型、Buck-Boost型、Cuk型、Sepic型和Zeta型的非隔离式直流变换器型三电平逆变器的电路拓扑族。本发明具有电路拓扑简洁、能够适应较宽的电压输入范围、双向功率流、单级变换、体积小、重量轻、成本低、控制简单、变换效率高、负载适应能力强，动态性能良好等特点，适用于高电压输入场合。CN1025948ACN102594189A权利要求书1/5页1.一种非隔离式直流变换器型差动三电平逆变器，其特征在于：由依次连接的高压直流电源[Ui]、输入滤波电感[Li]、输入滤波电容[Ci]、两个完全相同的双向三电平直流变换器和交流负载组成；其中，两个非隔离式双向三电平直流变换器输入端并联，输出端串联；输入高压直流电源[Ui]的正极与输入滤波电感[Li]的一端连接，输入滤波电感[Li]的另一端分别与两个双向三电平直流变换器、输入滤波电容[Ci]相连接，该输入滤波电容[Ci]的另一端分别与输入高压直流电源[Ui]负极、两个双向三电平直流变换器相连接，所述的输入滤波电感[Li]和输入滤波电容[Ci]构成输入滤波器，该输入滤波器对输入高压直流电源[Ui]进行滤波；所述的两个双向三电平直流变换器将经输入滤波器滤波后的输入电压转化为三电平输出电压，第一双向三电平直流变换器[1]由第一储能电感[L1]、第一功率开关管[S11]、第二功率开关管[S12]、第三功率开关管[S13]、第四功率开关管[S14]、第一均压箝位电容[Cc1]和第一输出滤波电容[Cf1]；第二双向三电平直流变换器[2]由储能电感[L2]、第五功率开关管[S21]、第六功率开关管[S22]、第七功率开关管[S23]、第八功率开关管[S24]、第二均压箝位电容[Cc2]和第二输出滤波电容[Cf2]组成；在双向三电平直流变换器[1]中，第一储能电感[L1]的一端与输入滤波器连接，另一端分别与第一功率开关管[S11]和第三开关管[S13]相连接；第一功率开关管[S11]的另一端分别与第二功率开关管[S12]和第一均压箝位电容[Cc1]相连接；第二功率开关管[S12]的另一端和第四功率开关管[S14]相连接，第四功率开关管[S14]的另一端分别和第一输出滤波电容[Cf1]，第一输出滤波电容[Cf1]的一端与输出交流负载[ZL]的一端连接；在双向三电平直流变换器[2]中，第二储能电感[L2]的一端与输入滤波器相连，另一端分别与第五功率开关管[S21]和第七功率开关管[S23]相连接；第五功率开关管[S21]的另一端分别与第六功率开关管[S22]和第二均压箝位电容[Cc2]相连接；第六功率开关管[S22]的另一端和输入滤波器连接；第二均压箝位电容[Cc2]分别与第七功率开关管[S23]的另一端和第八功率开关管[S24]相连接，第八功率开关管[S24]的另一端分别和第二输出滤波电容[Cf2]相连接；第二输出滤波电容[Cf2]的一端与输出交流负载[ZL]的另一端连接；两个直流变换器输出具有相同的直流偏置，频率相同，相位相差180°的正弦交流电压，二者的差值即为输出电压u0。2.根据权利要求1所述的一种非隔离式直流变换器型差动三电平逆变器，其特征在于：依次连接的高压直流电源[Ui]、输入滤波器、两个完全相同的非隔离式双向三电平Boost变换器和交流负载[ZL]组合成适用于升压DC-AC变换场合的Boost电路拓扑，即输入直流电源[Ui]的正极与输入滤波电感[Li]正极连接，输入直流电源[Ui]的负极与输入滤波电容[Ci]的负极、第二功率开关管[S12]的源极以及第一输出滤波电容[Cf1]的负极相连接并且接地；输入滤波电感[Li]的负极分别与第一储能电感[L1]的正极以及输入滤波