[实用新型]基于推挽变换器的高频隔离式三电平逆变器

说明书

技术领域

本实用新型属于电力电子变换技术领域，特别是一种基于推挽变换器的高频隔离式三电平逆变器。

背景技术

直－交（DC-AC）变换技术是应用功率半导体器件，将直流电能转换成恒压恒频交流电能的一种静止变流技术，该恒压恒频交流电可供交流负载用电或与交流电网并网发电使用，现广泛地应用于工业生产、科学研究等多个方面。直－交变换器是实现该静止变流技术的关键。目前，国内外对于直－交变换器的研制，主要集中在两电平直－交变换器以及多电平直-直、直-交和交-直变换器，而对于多电平直－交变换器，尤其是高频隔离式多电平两级功率变换的逆变器研究却鲜见有相关技术公开。

现有的多电平逆变器主要有三类拓扑结构：（1）二极管箝位型逆变器；（2）电容箝位型逆变器；（3）具有独立直流电源直流的级联型逆变器。二极管箝位型、电容箝位型多电平逆变器具有适用于高输入电压大功率逆变器场合的优点：具有独立直流电源的级联型多电平逆变器具有适用于低输入、高输出电压大功率逆变场合的优点。但是二极管箝位型、电容箝位型多电平多点平逆变技术存在拓扑形式单一、无电气隔离等缺陷：具有独立直流电源的级联型多电平逆变技术存在电路拓扑复杂输入侧功率因数低、变换效率偏低、功率密度低等缺陷。

迄今为止，国内外对于DC/AC变换器的研究和开发主要集中在非电气隔离式、低频和高频电气隔离式等两电平DC/AC变换器，对推挽式变换器的研究，主要集中在推挽式DC/DC、AC/AC、AC/DC变换器，包括非电气隔离式和电气隔离式。然而，传统的推挽式两电平逆变器因其具有开关管两端电压应力高、输入侧功率因素低等缺陷，不适用于高压大功率场合。

实用新型内容

针对现有技术中多电平逆变器在开关管两端电压应力高、输入侧功率因素低的问题，本实用新型目的在于提供一种基于推挽变换器的高频隔离式三电平逆变器，其具有两级功率变换（直流DC-高频交流HFAC-低频交流LFAC）、双向功率流、输出滤波器前端电压频谱特性好、高功率密度、开关器件的电压应力低，而且能够实现交流负载与直流电源高频电气隔离。

为达成上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种基于推挽变换器的高频隔离式三电平逆变器，由依次连接的输入直流电源单元、输入滤波器、推挽式三电平逆变单元、高频变压器、周波变换器、输出滤波器和输出交流负载构成，其中：输入直流电源单元与输入滤波器的一端连接，输入滤波器的另一端与推挽式三电平逆变单元的一端连接，推挽式三电平逆变单元的另一端与高频变压器的初级绕组连接，高频变压器的次级绕组与周波变换器的输入端连接，周波变换器的输出端与输出滤波器的输入端连接，输出滤波器的输出端与输出交流负载连接。

进一步的实施例中，所述周波变换器为桥式周波变换器。

进一步的实施例中，所述输入滤波器包括输入滤波电感和输入滤波电容，其中，输入直流电源的参考正极与输入滤波电感的一端连接，输入滤波电感的另一端分别与输入滤波电容的正极和推挽式三电平逆变单元的一端，输入滤波电容的负极与输入直流电源的参考负极连接；

所述高频变压器包括第一原边绕组、第二原边绕组和第三副边绕组，第一原边绕组和第二原边绕组与所述推挽式三电平逆变单元连接，第三副边绕组与所述周波变换器连接；