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专利号: 2019102152891
申请人: 中南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种单相电力电子变压器拓扑结构,其特征在于,包括依次相连的输入级电路、隔离级电路和输出级电路,所述输入级电路由第一H桥电路构成;所述第一H桥电路由两对串联的开关管并联组成,所述第一H桥电路的第一桥臂中点和第二桥臂中点分别与单相输入交流电源的两端相连;

所述隔离级电路包括依次连接的原边直流母线电容、第一半桥电路、LC谐振电路、高频变压器、第二H桥电路和副边直流母线电容;

所述原边直流母线电容由单个薄膜电容或两个薄膜电容串联连接构成,所述原边直流母线侧电容的两端分别与所述第一H桥电路的第二桥臂的两端相连;

所述第一半桥电路由一对串联连接的开关管组成,所述第一半桥电路的桥臂两端分别与所述原边直流侧母线电容两端相连;

所述LC谐振电路,包含谐振电容和谐振电感,其中谐振电感为所述高频变压器的漏感,当所述原边直流母线电容由单个薄膜电容构成时:所述LC谐振电路的两端分别接于所述第一半桥电路的桥臂中点和所述原边直流母线电容的任意一端;当所述原边直流母线电容由两个薄膜电容串联连接构成时:所述LC谐振电路的两端分别与所述第一半桥电路的桥臂中点和所述原边直流母线电容的中点相连;

所述第二H桥电路由两对串联的开关管并联组成;

所述副边直流母线电容由单个薄膜电容构成,所述副边直流母线电容两端分别与第二H桥电路的第二桥臂两端连接;

所述高频变压器的原边绕组串联于所述LC谐振电路上,所述高频变压器的副边绕组的两端分别与所述第二H桥电路第一桥臂的中点和第二桥臂的中点相连。

2.根据权利要求1所述的单相电力电子变压器拓扑结构,其特征在于,所述输出级电路的由第三H桥电路构成,所述第三H桥电路由两对串联的开关管并联组成。

3.根据权利要求2所述的单相电力电子变压器拓扑结构,其特征在于,所述第三H桥电路的第一桥臂两端分别与所述副边直流母线电容两端相连,所述第三H桥电路的第一桥臂中点和第二桥臂中点分别与负载或交流电网两端相连。

4.根据权利要求1-3任一者所述的单相电力电子变压器拓扑结构,其特征在于,所述开关管为带反并联续流二极管的IGBT或MOSFET,或是其它具有同等作用的开关器件。

5.一种根据权利要求1-4中任一者所述单相电力电子变压器拓扑结构的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)对所述输入级电路的H桥电路开关施加占空比为0.5,频率为50Hz的方波信号,将原边直流母线的正弦半波电压转换成正弦电压;

(2)功率正向传输时:所述隔离级电路的所述第一半桥的开关管高频动作,将原边直流母线的正弦半波直流电转换为包络线为正弦的高频交流电,再经过高频变压器耦合到副边,第二H桥电路中的开关管不动作,经开关管的体二极管或反并联的二极管不控整流再将高频交流电转换为正弦半波直流电。

功率反向传输时:所述隔离级电路的所述第二H桥电路中开关高频动作,将副边直流母线的正弦半波直流电转换为包络线为正弦的高频交流电,再经过高频变压器耦合到原边,第一半桥中的开关管不动作,经开关管的体二极管或反并联的二极管不控整流再将高频交流电转换为正弦半波直流电;

(3)对所述输出级电路上的第三H桥电路进行双闭环反馈控制,其中所述第三H桥电路由两对串联的开关管并联组成,所述双闭环反馈控制具体为:采样的输出电压与根据锁相环得到的输入电压角度确定的参考电压进行比较得到电压误差信号,然后电压误差信号经过电压外环调节器的输出量作为电流内环的电流参考值并与采样的得到的输出电流进行比较得到电流误差信号,电流误差信号经过电流内环调节器的输出量与输出电压相加后除以副边直流母线电压得到调制信号,调制信号再与三角载波进行比较得到单相逆变器的驱动信号,驱动所述第三H桥电路的开关实现副边幅值可控正弦电压的输出。