[发明专利]基于Boost变换器的高频隔离式三电平逆变器

摘要

本发明公开了一种基于Boost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、带储能电感的高频隔离式三电平逆变单元、高频变压器、周波变换器、输出滤波器和输出交流负载构成，通过功率开关管的交错导通，输入储能电感L上可以出现三种电压电平，减小了电感的体积，减小了功率开关管的电压应力，滤波电容值得以减小，拓宽了功率开关管的选择范围，高频变压器副边侧经过周波变换器和输出滤波电容后得到稳定的正弦交流电压：本发明具有功率变换级数少，功率开关器件少，功率开关管电压应力低，能实现双向功率流，高频电气隔离，输出滤波器前端电压频谱特性好的特性。

主权项

一种基于Boost变换器的高频隔离式三电平逆变器，其特征在于，包括依次连接的输入直流电源单元（1）、输入滤波器（2）、带储能电感的高频隔离式三电平逆变单元（3）、高频变压器（4）、周波变换器（5）、输出滤波器（6）、输出交流负载（7），其中，输入直流电源单元（1）包括输入直流电源（U_i），输入直流电源（U_i）与输入滤波器（2）的一端连接，输入滤波器（2）的另一端与带储能电感的高频隔离式三电平逆变单元（3）的一端连接，带储能电感的高频隔离式三电平逆变器单元（3）的另一端与高频变压器（4）的初级绕组连接，高频变压器（4）的次级绕组与周波变换器（5）的输入端连接，周波变换器（5）的输出端与输出滤波器（6）的输入端连接，输出滤波电容（6）的输出端与输出交流负载（7）连接；所述输入滤波器（2）包括输入滤波电感（L₀）和输入滤波电容（C₀），其中，输入直流电源（U_i）的参考正极与输入滤波电感（L₀）的一端连接，输入滤波电感（L₀）的另一端分别与输入滤波电容（C₀）的正极和储能电感（L）的一端连接，输入滤波电容（C₀）的负极与输入直流电源（U_i）的参考负极连接；所述带储能电感的高频隔离式三电平逆变单元（3）包括第一功率开关管（S1）及第一二极管（D1），第二功率开关管（S2）及第二二极管（D2），第三功率开关管（S3）及第三二极管（D3），第四功率开关管（S4）及第四二极管（D4），第五功率开关管（S5）及第五二极管（D5）；其中，储能电感（L）的一端和输入滤波器（2）的电容正极连接，储能电感（L）的另一端与第一功率开关管（S1）的漏极和第三功率开关管（S3）的漏极相连，第一二极管（D1）和第三二极管（D3）分别反并联于第一功率开关管（S1）和第三功率开关管（S3）两端，即第一二极管（D1）的阴极与第一功率开关管（S1）的漏极连接，第一二极管（D1）的阳极与第一功率开关管（S1）的源极连接，第三二极管（D3）的阴极与第三功率开关管（S3）的漏极连接，第三二极管（D3）的阳极与第三功率开关管（S3）的源极连接，第四二极管（D4）的阴极与第四功率开关管（S4）的漏极连接，第四二极管（D4）的阳极与第四功率开关管（S4）的源极连接，第二二极管（D2）的阴极与第二功率开关管（S2）的漏极连接，第二二极管（D2）的阳极与第二功率开关管（S2）的源极连接，第五二极管（D5）的阴极与第五功率开关管（S5）的漏极连接，第五二极管（D5）的阳极与第五功率开关管（S5）的源极连接，第一功率开关管（S1）的源极分别和高频变压器（4）的第一原边绕组（N1）的同名端和第四功率开关管（S4）的漏极连接，高频变压器（4）的第一原边绕组（N1）的非同名端和第二原边绕组（N2）的同名端连接后与第五功率开关管（S5）的漏极连接，第二原边绕组（N2）的非同名端分别和第二功率开关管（S2）的漏极和第三功率开关管（S3）的源极连接，输入直流电源的参考负极分别和输入滤波电容（C₀）的负极、第五功率开关管（S5）的源极、第四功率开关管（S4）的源极、第二功率开关管（S2）的源极连接。