一種交直流微網(wǎng)雙向變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子變換技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種交直流微網(wǎng)雙向變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]為解決能源緊缺、環(huán)境保護等問題，近年來太陽能等新能源和儲能技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，成為世界各國普遍關(guān)注和重點發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)。接口變換器的選擇是新能源和儲能系統(tǒng)實現(xiàn)高效功率變換的關(guān)鍵問題。目前，實際中新能源和儲能系統(tǒng)經(jīng)過DC/DC變換器與直流微網(wǎng)母線或直流負載連接，再經(jīng)過DC/AC變換器與交流微網(wǎng)母線或交流負載連接。由于經(jīng)過兩級變換器，系統(tǒng)效率降低。因此亟需改進變換器拓撲，提高能源利用率與功率密度和效率。
[0003]Ritwik Majumder 在 IEEE Transact1ns on Smart Grid 發(fā)表文章 A hybridmicrogrid with dc connect1n at back to back converters 中米用了獨立的 DC/DC 和DC/AC變換器連接交直流微網(wǎng)母線和負載，屬于兩級變換，變換器效率低，單個變換器輸出無法同時為直流負載、單相交流負載和三相交流負載供電。P.Teimourzadeh Baboli等人在 IET Gener.Transm.Distrib.發(fā)表文章 Energy management and operat1n modellingof hybrid AC - DC microgrid中采用DC/DC和DC/AC變換器連接交直流微網(wǎng)母線和負載，屬于兩級變換，變換器效率低，單個變換器輸出無法同時為直流負載、單相交流負載和三相交流負載供電。因此，亟需一種高效率單級雙向變換器，實現(xiàn)系統(tǒng)輸出可為交直流微網(wǎng)中直流負載、單相交流負載和三相交流負載同時供電。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明目的在于提供一種系統(tǒng)效率高、功率密度高、可靠性高、可實現(xiàn)功率雙向流動的交直流微網(wǎng)雙向變換器。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，采用了以下技術(shù)方案:本發(fā)明所述變換器由直流輸入、直流母線、直流負載、交流母線、交流負載、升壓電感L、第一電感La、第二電感Lb、第三電感L。、第四電感Ld、穩(wěn)壓電容C、第一電容Ca、第二電容Cb、第三電容C。、第一開關(guān)管S:、第二開關(guān)管S2、第三開關(guān)管S3、第四開關(guān)管S4、第五開關(guān)管S5、第六開關(guān)管S6、第七開關(guān)管S7、第八開關(guān)管Ss和第九開關(guān)管S9組成；其中，直流輸入的P端與升壓電感L 一端相連，升壓電感L的另一端分別與第一開關(guān)管集電極、第三開關(guān)管53的集電極、第五開關(guān)管55的集電極、第七開關(guān)管\的集電極、第九開關(guān)管S9的發(fā)射極連接；第一開關(guān)管S i的發(fā)射極分別與第二開關(guān)管&的集電極、第一電感La的一端連接；第三開關(guān)管S3的發(fā)射極分別與第四開關(guān)管S4的集電極、第二電感Lb的一端連接；第五開關(guān)管S 5的發(fā)射極分別與第六開關(guān)管S 6的集電極、第三電感L。的一端連接；第七開關(guān)管S 7的發(fā)射極分別與第八開關(guān)管S 8的集電極、第四電感L ,的一端連接；第九開關(guān)管S9的發(fā)射極分別與穩(wěn)壓電容C的一端、直流母線和直流負載的一端連接；第二開關(guān)管&的發(fā)射極、第四開關(guān)管34的發(fā)射極、第六開關(guān)管36的發(fā)射極、第八開關(guān)管Ss的發(fā)射極分別與直流輸入的N端、穩(wěn)壓電容C的另一端、直流母線和直流負載另一端進行連接；第一電感La的另一端分別與第一電容Ca的一端、交流母線和交流負載連接；第二電感Lb的另一端分別與第二電容Cb的一端、交流母線和交流負載連接；第三電感L。的另一端分別與第三電容C。的一端、交流母線和交流負載連接；第四電感L d的另一端分別第一電容Ca另一端、第二電容C b另一端、第三電容C。另一端相連。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0007]1、由于直流升壓DC/DC變換器與DC/AC逆變器集成在單級變換器中，系統(tǒng)效率和功率密度高，且功率可以雙向流動。
[0008]2、逆變部分不需加入死區(qū)時間，橋臂功率器件可以短路直通，系統(tǒng)可靠性提高。
[0009]3、系統(tǒng)輸出可為交直流微網(wǎng)中直流負載、單相交流負載和三相交流負載同時供電。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明:
[0012]如圖1所示，本發(fā)明所述變換器由直流輸入、直流母線、直流負載、交流母線、交流負載、升壓電感L、第一電感匕、第二電感Lb、第三電感L。、第四電感1^、穩(wěn)壓電容C、第一電容Ca、第二電容Cb、第三電容C。、第一開關(guān)管S1、第二開關(guān)管S2、第三開關(guān)管S3、第四開關(guān)管S4、第五開關(guān)管S5、第六開關(guān)管S6、第七開關(guān)管S7、第八開關(guān)管Ss和第九開關(guān)管S 9組成。
[0013]其中，直流輸入的P端與升壓電感L 一端相連，升壓電感L的另一端分別與第一開關(guān)管集電極、第三開關(guān)管S 3的集電極、第五開關(guān)管S 5的集電極、第七開關(guān)管S 7的集電極、第九開關(guān)管s9的發(fā)射極連接。
[0014]第一開關(guān)管Si的發(fā)射極分別與第二開關(guān)管52的集電極、第一電感La的一端連接，連接點為“A”點。第三開關(guān)管S3的發(fā)射極分別與第四開關(guān)管S 4的集電極、第二電感“的一端連接，連接點為“B”點。第五開關(guān)管S5的發(fā)射極分別與第六開關(guān)管S 6的集電極、第三電感L。的一端連接，連接點為“C”點。第七開關(guān)管S 7的發(fā)射極分別與第八開關(guān)管S s的集電極、第四電感Ld的一端連接，連接點為“D”點。第九開關(guān)管S 9的發(fā)射極分別與穩(wěn)壓電容C的一端、直流母線和直流負載的一端連接。
[0015]第二開關(guān)管S2的發(fā)射極分別與直流輸入的N端、穩(wěn)壓電容C的另一端、直流母線和直流負載另一端進行連接；第四開關(guān)管S4的發(fā)射極分別與直流輸入的N端、穩(wěn)壓電容C的另一端、直流母線和直流負載另一端進行連接；第六開關(guān)管S6的發(fā)射極分別與直流輸入的N端、穩(wěn)壓電容C的另一端、直流母線和直流負載另一端進行連接；第八開關(guān)管&的發(fā)射極分別與直流輸入的N端、穩(wěn)壓電容C的另一端、直流母線和直流負載另一端進行連接。
[0016]第一電感La的另一端分別與第一電容Ca的一端、交流母線和交流負載連接；第二電感Lb的另一端分別與第二電容Cb的一端、交流母線和交流負載連接；第三電感L。的另一端分別與第三電容C。的一端、交流母線和交流負載連接；第四電感1^的另一端分別第一電容Ca另一端、第二電容Cb另一端、第三電容C。另一端的連接點“η”相連。
[0017]電路有3種運行模式，分別為短路直通狀態(tài)、功率變換狀態(tài)以及零矢量狀態(tài)。
[0018]1、短路直通狀態(tài)時，第九開關(guān)管S9斷開，升壓電感L儲能，通過控制短路直通占空比控制直流輸出電壓。
[0019]2、功率變換狀態(tài)時，開關(guān)管工作于有源矢量狀態(tài)，第九開關(guān)管S9導通，此時直流輸出電壓作為三相電壓源逆變器的輸入電壓，通過調(diào)制度控制交流輸出電壓。
[0020]3、零矢量狀態(tài)時，上橋臂開關(guān)管同時導通或下橋臂的開關(guān)管同時導通，第九開關(guān)管&導通，電感釋放能量。
[0021]以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種交直流微網(wǎng)雙向變換器，其特征在于:所述變換器由直流輸入、直流母線、直流負載、交流母線、交流負載、升壓電感L、第一電感La、第二電感Lb、第三電感L。、第四電感Ld、穩(wěn)壓電容C、第一電容Ca、第二電容Cb、第三電容C。、第一開關(guān)管S1、第二開關(guān)管S2、第三開關(guān)管S3、第四開關(guān)管S4、第五開關(guān)管S5、第六開關(guān)管S6、第七開關(guān)管S7、第八開關(guān)管&和第九開關(guān)管S9組成；其中，直流輸入的P端與升壓電感L 一端相連，升壓電感L的另一端分別與第一開關(guān)管集電極、第三開關(guān)管S 3的集電極、第五開關(guān)管S 5的集電極、第七開關(guān)管S 7的集電極、第九開關(guān)管S9的發(fā)射極連接；第一開關(guān)管S i的發(fā)射極分別與第二開關(guān)管S 2的集電極、第一電感La的一端連接；第三開關(guān)管S 3的發(fā)射極分別與第四開關(guān)管S 4的集電極、第二電感Lb的一端連接；第五開關(guān)管S 5的發(fā)射極分別與第六開關(guān)管S 6的集電極、第三電感L。的一端連接；第七開關(guān)管S7的發(fā)射極分別與第八開關(guān)管38的集電極、第四電感。的一端連接；第九開關(guān)管S9的發(fā)射極分別與穩(wěn)壓電容C的一端、直流母線和直流負載的一端連接；第二開關(guān)管&的發(fā)射極、第四開關(guān)管S 4的發(fā)射極、第六開關(guān)管S 6的發(fā)射極、第八開關(guān)管S 8的發(fā)射極分別與直流輸入的N端、穩(wěn)壓電容C的另一端、直流母線和直流負載另一端進行連接；第一電感La的另一端分別與第一電容Ca的一端、交流母線和交流負載連接；第二電感Lb的另一端分別與第二電容Cb的一端、交流母線和交流負載連接；第三電感L。的另一端分別與第三電容C。的一端、交流母線和交流負載連接；第四電感1^的另一端分別第一電gCa另一端、第二電容Cb另一端、第三電容C。另一端相連。
【專利摘要】一種交直流微網(wǎng)雙向變換器，屬于電力電子變換技術(shù)領(lǐng)域，所述變換器由直流輸入、五個電感、四個電容、九個開關(guān)管、直流負載、直流母線、交流負載、交流母線組成。本發(fā)明的變換器由單一直流源供電，直流升壓DC/DC變換器與DC/AC逆變器集成在單級變換器中。系統(tǒng)輸出可為交直流微網(wǎng)中直流負載、單相交流負載和三相交流負載同時供電。本發(fā)明具有系統(tǒng)效率和功率密度高、實現(xiàn)功率雙向流動、逆變環(huán)節(jié)不需加入死區(qū)時間、橋臂功率器件可以短路直通等優(yōu)點。
【IPC分類】H02J3/02, H02M1/10
【公開號】CN105429445
【申請?zhí)枴緾N201510957349
【發(fā)明人】王懷寶, 賈曉瑜, 郭小強
【申請人】燕山大學
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月18日