防直通三電平雙Buck逆變器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種防直通三電平雙Buck逆變器，包括第一直流源、第二直流源、第一Buck電路、第二Buck電路和輸出負(fù)載，所述第一Buck電路包括第一濾波電感，所述第二Buck電路包括第二濾波電感，所述輸出負(fù)載包括濾波電容和負(fù)載，所述電容、負(fù)載并聯(lián)后一端接電源地，另一端與第一濾波電感、第二濾波電感連接。該防直通三電平雙Buck逆變器拓?fù)渫怀鰞?yōu)點(diǎn)是：（1）減小導(dǎo)通阻抗，提高系統(tǒng)效率；（2）減少系統(tǒng)模態(tài)，增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性；（3）以簡(jiǎn)潔的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了無直通。
【專利說明】防直通三電平雙Buck逆變器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電能變換裝置中的逆變器，特別涉及一種新型的防直通三電平雙Buck逆變器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著新能源發(fā)電、智能電網(wǎng)等的發(fā)展，多電平變換器技術(shù)得到了越來越多的關(guān)注，多電平變換器具有如下優(yōu)點(diǎn):(I)濾波前的電平為多電平階梯波，諧波含量小，有利于濾波器的設(shè)計(jì)，降低了濾波器的體積和容量；(2)適用于高壓大容量的場(chǎng)合；(3)相比于傳統(tǒng)兩電平變換器，其器件的電壓壓力小，轉(zhuǎn)換效率高。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，逆變器得到了廣泛的研究和應(yīng)用，同時(shí)許多場(chǎng)合對(duì)逆變器提出了更嚴(yán)格的要求:避免功率三極開關(guān)管直通問題、提高輸入直流電壓利用率和降低電子器件電壓應(yīng)力等。多電平逆變器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)防直通等目標(biāo)，給逆變器結(jié)構(gòu)提出了挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)、系統(tǒng)效率高的防直通三電平雙Buck逆變器。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供了 一種防直通三電平雙Buck逆變器，包括第一直流源、第二直流源、第一 Buck電路、第二 Buck電路和輸出負(fù)載，所述第一Buck電路包括第一濾波電感，所述第二 Buck電路包括第二濾波電感，所述輸出負(fù)載包括濾波電容和負(fù)載，所述電容、負(fù)載并聯(lián)后一端接電源地，另一端與第一濾波電感、第二濾波電感連接。
[0005]優(yōu)選地，第一 Buck電路還包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第一功率二極管、第二功率二極管，第二 Buck電路包括第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第三功率二極管、第四功率二極管，第一直流源正極和第一開關(guān)管漏極相連；第一開關(guān)管源極、第二開關(guān)管漏極、第一功率二極管陰極、第三功率二極管陰極相連；第一功率二極管陽極和電源地相連；第二開關(guān)管源極、第一濾波電感一端、第二功率二極管陰極相連；第一濾波電感另一端、電容一端、負(fù)載一端、第二濾波電感一端相連；第二濾波電感另一端、第三功率二極管陽極、第三開關(guān)管漏極相連；第三開關(guān)管源極、第四開關(guān)管漏極、第二功率二極管陰極、第四功率二極管陰極相連；第四開關(guān)管源極、第二直流源陰極相連；第一直流源陰極、第二直流源陽極、電源地、第一功率二極管陽極、第四功率二極管陰極相連，濾波電容、負(fù)載另一端和電源地相連。
[0006]如上所述，本發(fā)明的防直通三電平雙Buck逆變器具有如下有益效果:該防直通三電平雙Buck逆變器能實(shí)現(xiàn)用開關(guān)管和功率二極管的導(dǎo)通續(xù)流，本拓?fù)渫怀鰞?yōu)點(diǎn)是:(1)減小導(dǎo)通阻抗，提高系統(tǒng)效率；(2)減少系統(tǒng)模態(tài)，增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性；(3)以簡(jiǎn)潔的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了無直通。
【專利附圖】

【附圖說明】[0007]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的電路圖。
[0008]圖2a為本發(fā)明實(shí)施例工作模態(tài)I時(shí)的模態(tài)示意圖。
[0009]圖2b為本發(fā)明實(shí)施例工作模態(tài)2時(shí)的模態(tài)示意圖。
[0010]圖2c為本發(fā)明實(shí)施例工作模態(tài)3時(shí)的模態(tài)示意圖。
[0011]圖2d為本發(fā)明實(shí)施例工作模態(tài)4時(shí)的模態(tài)示意圖。
[0012]圖2e為本發(fā)明實(shí)施例工作模態(tài)5時(shí)的模態(tài)示意圖。
[0013]圖2f為本發(fā)明實(shí)施例工作模態(tài)6時(shí)的模態(tài)示意圖。
[0014]圖中的各符號(hào)名稱:SI?S4—第一?第六開關(guān)管。Dl?D4—第一?第四功率二極管。L1、L2—第一、第二濾波電感。C—濾波電容。R—負(fù)載電阻。Udl、Ud2—第一、第二直流源。GND-電源地。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0016]請(qǐng)參閱附圖。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明提供一種新型防直通三電平雙Buck逆變器，其主要包括第一直流源Udl、第二直流源Ud2、第一 Buck電路1、第二 Buck電路2和輸出負(fù)載3，第一 Buck電路2包括第一開關(guān)管S1、第二開關(guān)管S2、第一功率二極管D1、第二功率二極管D2和第一濾波電感LI，第二 Buck電路2包括第三開關(guān)管S3、第四開關(guān)管S4、第三功率二極管D3、第四功率二極管D4和第二濾波電感(L2)，輸出負(fù)載3包括濾波電容C和負(fù)載R。
[0018]第一直流源Udl正極和第一開關(guān)管SI漏極相連；第一開關(guān)管SI源極、第二開關(guān)管S2漏極、第一功率二極管D3陰極、第三功率二極管D3陰極相連；第一功率二極管Dl陽極和電源地GND相連；第二開關(guān)管S2源極、第一濾波電感LI 一端、第二功率二極管D2陰極相連；第一濾波電感LI另一端、電容C 一端、負(fù)載R —端、第二濾波電感L2 —端相連；第二濾波電感L2另一端、第三功率二極管D3陽極、第三開關(guān)管S3漏極相連；第三開關(guān)管S3源極、第四開關(guān)管S4漏極、第二功率二極管D2陰極、第四功率二極管D4陰極相連；第四開關(guān)管S4源極、第二直流源Ud2陰極相連；第一直流源Udl陰極、第二直流源Ud2陽極、電源地GND、第一功率二極管Dl陽極、第四功率二極管D4陰極相連。濾波電容C、負(fù)載R另一端和電源地GND相連。
[0019]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)一種新型防直通三電平雙Buck逆變器，電路可分為六個(gè)工作區(qū)間，下面以圖1所示為主電路結(jié)構(gòu)，結(jié)合圖2a-圖2f敘述本發(fā)明的一種新型防直通三電平雙Buck逆變器的工作原理和工作模態(tài)。
[0020]1、工作模態(tài)1:如圖2a所示，第一開關(guān)管S1、第二開關(guān)管S2導(dǎo)通，第一直流源Udl經(jīng)過第一開關(guān)管S1、第二開關(guān)管S2、第一濾波電感L1、濾波電容C、電源地GND加在負(fù)載R兩端。
[0021]2、工作模態(tài)2:如圖2b所示，第二開關(guān)管S2導(dǎo)通、第一功率二極管Dl導(dǎo)通、第一電感LI續(xù)流，其他管子均關(guān)斷。
[0022]3、工作模態(tài)3:如圖2c所示，第四開關(guān)管S4導(dǎo)通、功率二極管D2導(dǎo)通、第一電感LI續(xù)流，其他管子均關(guān)斷。
[0023]4、工作模態(tài)4:如圖2d所示，第三開關(guān)管S3導(dǎo)通、第四開關(guān)管S4導(dǎo)通，第二直流源Ud2經(jīng)第三開關(guān)管S3、第四開關(guān)管S4、第二濾波電感L2、濾波電容C、電源地GND加在負(fù)載R兩端，其他管子均關(guān)斷。
[0024]5、工作模態(tài)5:如圖2e所示，第三開關(guān)管S3導(dǎo)通、第四二極管D4導(dǎo)通、第二濾波電感L2續(xù)流，其他管子均關(guān)斷。
[0025]6、工作模態(tài)6:如圖2f所示，第一開關(guān)管SI導(dǎo)通、第三二極管D3導(dǎo)通、第二濾波電感L2續(xù)流，其他管子均關(guān)斷。
[0026]由以上描述可知，本發(fā)明是一種新型防直通三電平雙Buck逆變器，該逆變器具有如下優(yōu)點(diǎn):1)電路是三電平，輸出諧波分量少；2)電路續(xù)流經(jīng)過功率二極管和開關(guān)管完成，較體二極管續(xù)流，其導(dǎo)通阻抗小，電路效率高；3)電路器件電壓應(yīng)力小，易實(shí)現(xiàn)；4)系統(tǒng)模態(tài)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性強(qiáng)，5)在實(shí)現(xiàn)三電平和無直通的同時(shí)，具有相對(duì)簡(jiǎn)潔的電路結(jié)構(gòu)。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0027]上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種防直通三電平雙Buck逆變器，包括第一直流源(Udl)、第二直流源(Ud2)、第一Buck電路(I)、第二 Buck電路(2)和輸出負(fù)載(3)，所述第一 Buck電路(I)包括第一濾波電感(LI)，所述第二 Buck電路(2)包括第二濾波電感(L2)，所述輸出負(fù)載(3)包括濾波電容(C)和負(fù)載(R)，其特征在于:所述電容(C)、負(fù)載(R)并聯(lián)后一端接電源地(GND)，另一端與第一濾波電感(LI)、第二濾波電感(L2)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防直通三電平雙Buck逆變器，其特征在于:第一Buck電路(2)還包括第一開關(guān)管(SI)、第二開關(guān)管(S2)、第一功率二極管(D1)、第二功率二極管(D2)，第二 Buck電路(2)包括第三開關(guān)管(S3)、第四開關(guān)管(S4)、第三功率二極管(D3)、第四功率二極管(D4)，第一直流源(Udl)正極和第一開關(guān)管(SI)漏極相連；第一開關(guān)管(SI)源極、第二開關(guān)管(S2)漏極、第一功率二極管(D3)陰極、第三功率二極管(D3)陰極相連；第一功率二極管(Dl)陽極和電源地(GND)相連；第二開關(guān)管(S2)源極、第一濾波電感(LI)一端、第二功率二極管(D2)陰極相連；第一濾波電感(LI)另一端、電容(C) 一端、負(fù)載(R) —端、第二濾波電感(L2) —端相連；第二濾波電感(L2)另一端、第三功率二極管(D3)陽極、第三開關(guān)管(S3)漏極相連；第三開關(guān)管(S3)源極、第四開關(guān)管(S4)漏極、第二功率二極管(D2)陰極、第四功率二極管(D4)陰極相連；第四開關(guān)管(S4)源極、第二直流源(Ud2)陰極相連；第一直流源(Udl)陰極、第二直流源(Ud2)陽極、電源地(GND)、第一功率二極管(Dl)陽極、第四功率二極管(D4)陰極相連，濾波電容(C)、負(fù)載(R)另一端和電源地(GND)相連。
【文檔編號(hào)】H02M1/38GK104038093SQ201410287172
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】楊華楊, 洪峰, 李元立, 黃重月, 朱京濤, 陳鋒, 徐藝, 劉軍, 辛張楠 申請(qǐng)人:蘇州弘鵬新能源有限公司