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专利号: 2021106552763
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:

1.一种三相谐波电流注入型可升压降压变换器,其特征在于:其包括交流电源模块、三相输入电感以及三相整流电路,

所述交流电源模块包括第一交流电源Ua、第二交流电源Ub和第三交流电源Uc;所述三相输入电感包括第一滤波电感Lf,a、第二滤波电感Lf,b和第三滤波电感Lf,c;所述三相整流电路包括第一二极管D11、第二二极管D21、第三二极管D31、第四二极管D12、第五二极管D22、第六二极管D32、第七二极管Db1、第八二极管Db2、谐波电流注入电路、第七开关管Sw1、第八开关管Sw2、第一储能电容C1、第二储能电容C2、第一电感LD1、第二电感LD2、第一电容Co以及负载R;

所述第二交流电源Ub的负极与所述第一交流电源Ua的负极相连;所述第三交流电源Uc的负极与所述第二交流电源Ub的负极相连;所述第一滤波电感Lf,a的第一端与所述第一交流电源Ua的正极相连;第二滤波电感Lf,b的第一端与所述第二交流电源Ub的正极相连;所述第三滤波电感Lf,c的第一端与所述第三交流电源Uc的正极相连;所述第一二极管D11正极、第四二极管D12负极以及第一滤波电感Lf,a的第二端相连接于公共点a;所述第二二极管D21正极、第五二极管D22负极以及第二滤波电感Lf,b的第二端相连接于公共点b;所述第三二极管D31正极、第六二极管D32负极以及第三滤波电感Lf,c的第二端相连接于公共点c;第一二极管D11、第二二极管D21、第三二极管D31的负极与第七开关管Sw1的集电极以及第一储能电容C1的第一端相连,第四二极管D12、第五二极管D22、第六二极管D32的正极与第八开关管Sw2的发射极以及第二储能电容C2的第一端相连;谐波电流注入电路的第一端分别与公共点a、公共点b、公共点c相连,第七开关管Sw1的发射极、第八开关管Sw2的集电极、第七二极管Db1的负极、第八二极管Db2的正极以及谐波电流注入电路的第二端相连于注入点y;第七二极管Db1的正极、第一电感LD1的第一端和第一储能电容C1的第二端相连,第八二极管Db2的负极、第二电感LD2的第一端和第二储能电容C2的第二端相连;第一电感LD1的第二端、第一电容Co的上端以及负载R的上端相连,第二电感LD2的第二端、第一电容Co的下端以及负载R的下端相连;

所述谐波电流注入电路包括第一双向开关ST1、第二双向开关ST2以及第三双向开关ST3;

所述第一双向开关ST1的第一端与公共点a相连;第二双向开关ST2的第一端与公共点b相连;第三双向开关ST3的第一端与公共点c相连,所述第一双向开关ST1、第二双向开关ST2、第三双向开关ST3的第二端均连接于注入点y;

按照任意时刻三相输入电压瞬时值的大小,将电源周期均分成十二个区间;在任意时刻,对于三相整流电路的上半桥,电压瞬时值最大时相对应的二极管导通,对于三相整流电路的下半桥,电压瞬时值最小时相对应的二极管导通,通过高频开关管Sw1和Sw2控制三相整流电路输出电流跟踪输入电压相位,谐波电流则通过双向开关管回馈到当前电压绝对值最小的电源相,补偿输入电流死区,对于三相对称输入,当控制两相电流跟踪其相电压,剩余一相电流能够实现自动跟踪相电压;

该变换器在一个区间内包括四个工作模式,工作模式1为开关Sw1导通,开关Sw2关断,电流从a相流向b相和c相,电容C2进行充电,电容C1将能量传输到直流母线电容中;

工作模式2为开关Sw2导通,开关Sw1关断,电容C1进行充电,电容C2将能量传输到直流母线电容中;

工作模式3为开关Sw1和Sw2同时导通,电感Lf,a,Lf,b,Lf,c储存能量,电容C1和C2同时向负载放电;

工作模式4为开关Sw1和Sw2同时关断,电容C1和C2进行充电,电感LD1,LD2中存储的能量将传输到直流母线中。

2.根据权利要求1所述的三相谐波电流注入型可升压降压变换器,其特征在于:所述第一双向开关ST1、第二双向开关ST2以及第三双向开关ST3均由两个功率MOSFET管或两个IGBT管反向串联而成。

3.根据权利要求2所述的三相谐波电流注入型可升压降压变换器,其特征在于:所述第一双向开关包括第一开关管S1和第二开关管S2,所述第一开关管S1的集电极与所述第一滤波电感的第二端相连;所述第二开关管S2的发射极与所述第一开关管S1的发射极相连。

4.根据权利要求3所述的三相谐波电流注入型可升压降压变换器,其特征在于:所述第二双向开关包括第三开关管S3和第四开关管S4,所述第三开关管S3的集电极与所述第二滤波电感的第二端相连;所述第四开关管S4的发射极与所述第三开关管S3的发射极相连。

5.根据权利要求4所述的三相谐波电流注入型可升压降压变换器,其特征在于:所述第三双向开关包括第五开关管S5和第六开关管S6,所述第五开关管的集电极S5与所述第三滤波电感的第二端相连;第六开关管S6的发射极与所述第五开关管S5的发射极相连。

6.根据权利要求5所述的三相谐波电流注入型可升压降压变换器,其特征在于:所述第二开关管的集电极、第四开关管的集电极和第六开关管的集电极相连接于注入点y。