[发明专利]一种电流源型无电解电容高频链变换器系统

说明书

本发明公开了一种电流源型无电解电容高频链变换器系统，该变换器包括输入端口、输入电容、输入并联输出串联的两套交错电流源型高频隔离DC/DC变换器、电压源型三相逆变器、滤波电路以及输出端口。其中前级DC/DC变换器采用基于模型预测控制的副边电压箝位技术，灵活调节副边箝位开关管，实现变换器在宽负载范围内软开关，降低轻载时导通损耗。后级逆变器采用新型调制方式，降低对直流侧解耦电容值的要求，使用薄膜电容代替电解电容，提高变换器功率密度和可靠性。此外，新的控制策略实现高频链变换器在并网模式中应用，避免分布式储能系统在不间断电源模式和并网模式下各需要单独的功率变换器，提高整个系统功率密度。

技术领域

本发明涉及一种高频链变换器系统，特别是一种电流源型无电解电容高频链变换器系统。

背景技术

随着科技的快速进步和社会的蓬勃发展，风力发电、光伏发电等一批清洁新能源得到广泛利用。由于新能源发电系统中组件间的差异性和匹配性，串并式等传统集中式发电架构在稳定性以及系统效率等方面有待改进。同时，由于新能源具有间歇性，对接入电网给电力系统有非常大的影响。而分布式储能系统成具有削峰填谷的作用，从而可以提高了新能源的利用效率。分布式储能系统技术的关键在于储能技术和功率变换器等方面。

在现有的分布式储能系统中，功率变换器传统拓扑结构为包含电解电容的电压源型多级式DC/AC变换器，这种拓扑由前级电压源型高频隔离DC/DC变换器和后级电压源型三相逆变电路构成，前后级电路通过电解电容直接相连。

在前级直流变换电路部分中，一方面，传统的电压源型高频隔离DC/DC变换器存输入电流谐波较大等问题，而分布式储能系统中常用的蓄电池组对输出电流较为敏感，过高幅度的电流脉动将会降低蓄电池的寿命。同时，由于变压器漏感的存在，在开关管开通时，输入电流与漏感电流的不匹配将会在开关器件上造成电压过冲，影响变换器本身的可靠运行。目前，利用有源或无源器件组成辅助回路是常用的解决方案，但存在变换器成本上升，电路复杂，功率因素降低的缺点。另一方面，分布式储能系统要求功率变换器在宽负载范围高效率工作。目前，副边箝位技术可以无需辅助电路实现开关器件软开关，从而有效的提高系统的效率，避免由漏感电流突变所引起的电压尖峰。然而，该控制策略是基于副边开关管开通时刻固定的设置，这将会在轻载工作状态时带来较高的原边电流有效值，产生相应的导通损耗，从而降低变换器在宽负载范围下的效率。

在后级交流逆变电路部分中，传统直流变换器输出侧需要并联大容量电解电容以平衡一次侧电网电能整流后的功率脉动，为后级逆变电路提供稳定输入电压。电解电容的存在将会增加功率变换器的体积，降低功率密度，同时电解电容的寿命将会限制功率变换器的使用实现，降低整体系统的可靠性。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明提出一种电流源型无电解电容高频链变换器系统，以解决现有的分布式储能系统功率变换器中输入电流谐波较大、功率密度低、使用寿命短和能量转换效率低的问题。