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专利号: 2019105143748
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种单相电流型高频链矩阵式电力电子变压器拓扑,其特征在于,包括依次连接的电源网络、前级矩阵变换器、高频变压器、后级矩阵变换器、输出滤波器和负载,所述前级矩阵变换器采用整体式驱动方式以及单极倍频正弦脉宽调制方式,所述后级矩阵变换器采用分立式驱动方式以及混合脉宽调制方式,所述电源网络的单相工频正弦交流电经所述前级矩阵变换器转化为正负交变的高频交流方波,然后经过所述高频变压器实现输出与输入之间的电气隔离并且耦合到高频变压器的副边,再经过所述后级矩阵变换器转化为工频交流电,最后所述工频交流电经过所述输出滤波器滤波后,给所述负载供电。

2.根据权利要求1所述的单相电流型高频链矩阵式电力电子变压器拓扑,其特征在于,所述电源网络包括单相交流电源Us和输入滤波器,所述输入滤波器包括电感L和电容C,所述单相交流电压Us的正极与所述电感L的第一端相连;所述电感L的第二端与所述电容C的第一端连接,所述单相交流电压Us的负极与所述电容C的第二端连接。

3.根据权利要求1所述的单相电流型高频链矩阵式电力电子变压器拓扑,其特征在于,所述前级矩阵变换器包括可控开关管Spah、可控开关管Snah、可控开关管Spal、可控开关管Snal、可控开关管Spbh、可控开关管Snbh、可控开关管Spbl和可控开关管Snbl,所述电感L的第二端与所述可控开关管Snal的集电极、所述可控开关管Spal的集电极相连;所述单相交流电压Us的负极与所述可控开关管Snbl的集电极、所述可控开关管Spbl的集电极相连;所述可控开关管Spah的集电极分别与所述可控开关管Spbh的集电极和所述高频变压器一次侧的正极相连;所述可控开关管Spah的发射极与所述可控开关管Snal的发射极相连;所述可控开关管Snal的集电极与所述可控开关管Spal的集电极相连;所述可控开关管Spal的发射极与所述可控开关管Snah的发射极相连;所述可控开关管Snah的集电极与所述可控开关管Snbh的集电极相连且与所述高频变压器一次侧的负极相连;所述可控开关管Spbh的发射极与所述可控开关管Snbl的发射极相连;所述可控开关管Snbl的集电极与所述可控开关管Spbl的集电极相连;所述可控开关管Spbl的发射极与所述可控开关管Snbh的发射极相连。

4.根据权利要求3所述的单相电流型高频链矩阵式电力电子变压器拓扑,其特征在于,所述可控开关管Spah和所述可控开关管Snal构成一个双向开关管,所述可控开关管Spbh和所述可控开关管Snbl构成一个双向开关管,所述可控开关管Snah和所述可控开关管Spal构成一个双向开关管,所述可控开关管Snbh和所述可控开关管Spbl构成一个双向开关管。

5.根据权利要求1所述的单相电流型高频链矩阵式电力电子变压器拓扑,其特征在于,所述后级矩阵变换器包括可控开关管Sp1、可控开关管Sp2、可控开关管Sp3、可控开关管Sp4、可控开关管Sn1、可控开关管Sn2、可控开关管Sn3和可控开关管Sn4;所述输出滤波器包括输出滤波电容Cf和输出滤波电感Lf;

所述可控开关管Sp1的发射极、所述可控开关管Sp3的发射极均与所述高频变压器二次侧的正极相连;所述可控开关管Sn1的发射极、所述可控开关管Sn3的发射极均与所述高频变压器二次侧的负极相连;所述可控开关管Sp1的发射极与所述可控开关管Sn2的发射极相连;所述可控开关管Sn2的集电极分别与所述可控开关管Sp2的集电极、所述输出滤波电容Cf的第一端、所述输出滤波电感Lf的第一端相连;所述可控开关管Sp2的发射极与所述可控开关管Sn1的发射极相连,所述可控开关管Sp3的发射极与所述可控开关管Sn4的发射极相连;所述可控开关管Sn4的集电极分别与所述可控开关管Sp4的集电极、所述输出滤波电容Cf的第二端相连,所述输出滤波电感Lf的第二端与所述负载的一端相连;所述输出滤波电容Cf的第二端与所述负载的另一端相连。

6.根据权利要求5所述的单相电流型高频链矩阵式电力电子变压器拓扑,其特征在于,所述可控开关管Sp1和所述可控开关管Sn2构成一个双向开关管,所述可控开关管Sp3和所述可控开关管Sn4构成一个双向开关管,所述可控开关管Sn1和所述可控开关管Sp2,所述可控开关管Sn3和所述可控开关管Sp4构成一个双向开关管。

7.一种单相电流型高频链矩阵式电力电子变压器拓扑的调制方法,其特征在于,所述调制方法基于变压器前级电路采用电流型整体式单极倍频正弦脉宽调制和后级电路采用电流型分立式混合脉宽调制相结合的解结耦调制策略,前级矩阵变换器采用电流型整体式驱动,即使用同一个驱动信号对双向开关管进行整体驱动;后级矩阵变换器采用电流型分立式驱动,即使用不同的驱动信号对双向开关管分别进行驱动。通过两种调制策略的结合,并且针对双向开关管引入“解结耦”调制思想,能够使矩阵变换器双向开关管更加合理的工作,控制整个电路进行同频同压,变频变压的输出。