[发明专利]一种三相电流源逆变器

说明书

技术领域

本发明涉及电子电路领域，尤其涉及一种三相电流源逆变器。

背景技术

逆变器是将直流电转换为交流电的电力电子装置，是电机驱动、变频器、感应加热装置、不间断电源以及风能、太阳能光伏、燃料电池等新能源发电系统中的重要组成部分。

逆变器根据直流侧储能元件的不同，可将逆变器分为电压源逆变器(储能元件为电容)和电流源逆变器(储能元件为电感)。目前工业应用中普遍使用电压源逆变器，电压源逆变器直流侧工作电压必须高于交流输出电压或电网电压峰值且保持恒定不变，但是在新能源发电、储能等应用中，光伏组件、蓄电池储能系统的直流电压比较低，电压波动幅度较大，系统勉强工作则必然会使输出电流或电网并网电流含有大量的谐波，往往需要经过直流-直流变换器(Direct Current to direct current，DC/DC)升压变换后才能实现电压型并网发电，但是电压源逆变器增加DC/DC变换器会提高系统成本，同时母线电压控制方式容易引起直流母线崩溃、从而降低系统可靠性。因此，研制高性能、低成本的逆变器成为电力电子行业发展的关键目标之一。

发明内容

本发明实施例提供一种集成移相变压器的多重化电流源逆变器，将传统多脉波整流电路中的移相变压器使用于多重化电流源逆变器中，同时结合直流电流分配电路或前级开关电流源，通过控制直流电流分配电路中开关的周期性导通，将电流源输出的恒定直流电流转换为具有零值区间、周期性阶梯变化的方波电流分配到三相电流源逆变桥臂中，使直流输入转换为多电平阶梯波电流，再经过移相变压器将多电平阶梯波进行多重化叠加后，在移相变压器原边得到正弦波输出，并实现无功补偿和谐波抑制功能。

第一方面，本发明提供了一种三相电流源逆变器，包括：

直流电流源，用于产生恒定的直流电流；

直流电流分配模块，用于将所述恒定的直流电流变换为周期性变化的方波电流；

逆变模块，用于将所述周期性变化的方波电流转换为多电平阶梯波电流；

移相变压器模块，用于将所述逆变模块输出的多电平阶梯波电流进行叠加后实现正弦波输出。

可选地，所述逆变模块包括一套或多套串联的三相逆变器，其中，所述一套或多套串联的三相逆变器中的每套三相逆变器包括一组或多组并联的三相逆变桥臂。

可选地，所述三相逆变桥臂采用120度导通模式。

可选地，所述直流电流分配模块包括一套或多套直流电流分配电路，其中，所述一套或多套直流电流分配电路中的每套直流电流分配电路的输出端分别与所述一套或多套串联的三相逆变器中的每套三相逆变器电连接。

可选地，所述移相变压器模块包括一套或多套移相变压器，其中，所述移相变压器模块包括多套移相变压器时，所述多套移相变压器的原边同相位并联。

可选地，所述移相变压器包括一个原边和多个副边，其中，所述原边与所述移相变压器的输出端电连接，所述移相变压器的多个副边分别与所述逆变模块的多套逆变器的输出端电连接。

可选地，所述移相变压器的原边和副边连接方式为Y型连接、Δ连接、曲折形连接、六边形连接或延边三角形连接中的任意一种或多种。

可选地，所述电流源逆变器还包括第一控制模块和第二控制模块；所述第一控制模块和所述第二控制模块还可以为同一个控制模块；其中，若所述直流电流分配电路和所述三相逆变器使用的为全控型器件，则所述第一控制模块用于控制所述直流电流分配电路的导通和关闭，所述第二控制模块用于控制所述三相逆变器的导通和关闭；若所述直流电流分配电路和所述三相逆变器使用的为半控型器件，则所述第一控制模块用于控制所述直流电流分配电路的导通，所述第二控制模块用于控制所述三相逆变器的导通。

可选地，所述第一控制模块和所述第二控制模块可以为同一个控制模块，也可以为两个不同的控制模块。

通过实施本发明实施例，将传统多脉波整流电路中的移相变压器使用于多重化电流源逆变器中，同时结合直流电流分配电路，通过控制直流电流分配电路中开关的周期性导通，将电流源输出的恒定直流电流转换为具有零值区间、周期性变化的方波电流分配到三相电流源逆变桥臂中，使直流输入转换为多电平阶梯波电流，再经过移相变压器将多电平阶梯波进行多重化叠加后，在移相变压器原边得到正弦波输出，并实现无功补偿和谐波抑制功能，使交流输出电流谐波更低，能够稳定地实现有功降额、无功调节，并且更加适应负载端或电网调度所要求的四象限运行。同时，无需专用并机通讯信号与通讯线缆，也无需使用直流母线电容器，从而降低了系统成本，提高了系统稳定性。