多绕组分时供电隔离反激直流斩波型单级多输入逆变器制造技术

本发明专利技术涉及一种多绕组分时供电隔离反激直流斩波型单级多输入逆变器，其电路结构是由一个组合式多输入单输出隔离双向反激直流斩波器将多个隔离的输入滤波器和一个共用的输出滤波电路联接构成，组合式多输入单输出隔离双向反激直流斩波器的每个输入端与每个输入滤波器的输出端一一对应联接，输出端与输出滤波电路相联接。这种逆变器具有多输入源电气隔离、分时供电、输出与输入电气隔离、电路拓扑简洁、单级功率变换、功率密度高、变换效率高、负载短路时可靠性高、输出容量小、应用前景广泛等特点，为实现多种新能源联合供电的小容量分布式供电系统奠定了关键技术。

【技术实现步骤摘要】
多绕组分时供电隔离反激直流斩波型单级多输入逆变器
本专利技术所涉及的多绕组分时供电隔离反激直流斩波型单级多输入逆变器，属于电力电子变换技术。
技术介绍
逆变器是应用功率半导体器件将一种不稳定、劣质的直流电能变换成稳定、优质的交流电能的静止变流装置，供交流负载使用或实现交流并网。输出交流负载或交流电网与输入直流电源间有低频电气隔离或高频电气隔离的逆变器，分别称为低频环节、高频环节逆变器。电气隔离元件在逆变器中主要起到了如下作用：(1)实现了逆变器输出与输入之间的电气隔离，提高了逆变器运行的安全可靠性和电磁兼容性；(2)实现了逆变器输出电压与输入电压之间的匹配，即实现了逆变器输出电压高于、等于或低于输入电压的技术效果，其应用范围得到了大大拓宽；(3)当变压器或储能式变压器的工作频率在20kHz以上时,其体积、重量大大降低了,音频噪音也消除了。因此，在以直流发电机、蓄电池、光伏电池和燃料电池等为主直流电源的二次电能变换场合，逆变器具有重要的应用价值。太阳能、风能、潮汐能和地热能等新能源(也称为绿色能源)，具有清洁无污染、廉价、可靠、丰富等优点,因而具有广泛的应用前景。由于石油、煤和天然气等传统化石能源(不可再生的能源)日益紧张、环境污染严重、导致全球变暖以及核能的生产又会产生核废料和污染环境等原因，新能源的开发和利用越来越受到人们的重视。新能源发电主要有光伏、风力、燃料电池、水力、地热等类型，均存在电力供应不稳定、不连续、随气候条件变化等缺陷，因此需要采用多种新能源联合供电的分布式供电系统。传统的新能源分布式供电系统，如图1、2所示。该系统通常是采用多个单输入直流变换器将光伏电池、燃料电池、风力发电机等不需能量存储的新能源发电设备分别通过一个单向直流变换器进行电能变换且在输出端并联或串联后连接到公共的逆变器的直流母线上，旨在确保各种新能源联合供电并且能够协调工作。该分布式发电系统实现了多个输入源同时向负载供电和能源的优先利用，提高了系统的稳定性和灵活性，但存在两级功率变换、功率密度低、变换效率低、成本高等缺陷，其实用性受到了很大程度的限制。为了简化电路结构和减少功率变换级数，需要用图3所示具有单级电路结构的新型多输入逆变器取代图1、2所示具有直流变换器与逆变器两级级联电路结构的传统多输入逆变器构成新型的单级新能源分布式供电系统。单级多输入逆变器允许多种新能源输入，输入源的性质、幅值和特性可以相同，也可以差别很大。新型的单级新能源分布式供电系统具有电路结构简洁、单级功率变换、一个高频开关周期内多个输入源同时或分时向负载供电、成本低等优点。因此，积极寻求一类允许多种新能源联合供电的单级多输入逆变器及其新能源分布式供电系统已迫在眉睫，对于提高系统的稳定性和灵活性，实现新能源的优先利用或充分利用将具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术目的是要提供一种具有多种新能源联合供电、输入直流电源相互隔离、组合式多输入单输出隔离双向反激直流斩波器设置多输入单输出储能式变压器、输出与输入之间电气隔离、多个输入电源分时向负载供电、电路拓扑简洁、单级功率变换、变换效率高、负载短路时可靠性高、输出容量小、应用前景广泛等特点的多绕组分时供电隔离反激直流斩波型单级多输入逆变器。本专利技术的技术方案在于：一种多绕组分时供电隔离反激直流斩波型单级多输入逆变器，是由一个组合式多输入单输出隔离双向反激直流斩波器将多个相互隔离的输入滤波器和一个共用的输出滤波电路联接构成，组合式多输入单输出隔离双向反激直流斩波器的每个输入端与每个输入滤波器的输出端一一对应联接，组合式多输入单输出隔离双向反激直流斩波器的输出端与输出滤波电路相联接；所述的组合式多输入单输出隔离双向反激直流斩波器由两个相同的、分别输出低频正半周和低频负半周单极性脉宽调制电流波的多输入单输出隔离双向反激直流斩波器的每个输入端一一对应并联输出端反向串联构成，并且两个多输入单输出隔离双向反激直流斩波器非串联的两个输出端为组合式多输入单输出隔离双向反激直流斩波器的输出端；每个所述的多输入单输出隔离双向反激直流斩波器是由一个多输入单输出的储能式变压器将多个相互隔离的双向功率流单输入单输出高频逆变电路和一个共用的整流、极性选择用两象限高频功率开关构成的高频整流器联接构成，多输入单输出储能式变压器的每个输入端与每个高频逆变电路的输出端一一对应联接，多输入单输出储能式变压器的输出端与高频整流器的输入端相联接；所述的每个高频逆变电路的输入端即为所述的组合式多输入单输出隔离双向反激直流斩波器的每个输入端，所述的每个高频逆变电路均由四象限高频功率开关和两象限高频功率开关构成或均仅由四象限高频功率开关构成，所述的输出滤波电路由滤波电容构成或由滤波电容、滤波电感依序级联构成。本专利技术是将传统多种新能源联合供电系统的直流变换器与逆变器两级级联而成的多输入逆变器电路结构，构建为新型多绕组分时供电的单级多输入逆变器电路结构，提出了多绕组分时供电隔离反激直流斩波型单级多输入逆变器电路结构与拓扑族及其能量管理控制策略，即该电路结构是通过提供一种组合式多输入单输出隔离双向反激直流斩波器将多个相互隔离的输入滤波器和一个共用的输出滤波电路联接而成。本专利技术的多绕组分时供电隔离反激直流斩波型单级多输入逆变器，能够将多个相互隔离、不稳定的输入直流电压逆变成一个负载所需的稳定优质的输出交流电，具有多输入直流电源相互隔离、输出与输入电气隔离、多输入电源分时向负载供电、电路拓扑简洁、单级功率变换、变换效率高、输入电压变化范围宽、负载过载和短路时可靠性高、输出容量小、应用前景广泛等特点。多绕组分时供电隔离反激直流斩波型单级多输入逆变器的综合性能，将比传统的直流变换器与逆变器两级级联而成的多输入逆变器优越。附图说明图1，传统的多个单向直流变换器输出端并联的两级式新能源分布式供电系统。图2，传统的多个单向直流变换器输出端串联的两级式新能源分布式供电系统。图3，新型的单级多输入逆变器原理框图。图4，多绕组分时供电隔离反激直流斩波型单级多输入逆变器原理框图。图5，多绕组分时供电隔离反激直流斩波型单级多输入逆变器电路结构图。图6，输出电压瞬时值SPWM控制多绕组分时供电隔离反激直流斩波型单级多输入逆变器稳态原理波形图。图7，多绕组分时供电隔离反激直流斩波型单级多输入逆变器电路拓扑实例一----单管反激直流斩波型电路原理图。图8，多绕组分时供电隔离反激直流斩波型单级多输入逆变器电路拓扑实例二----双管反激直流斩波型电路原理图。图9，多绕组分时供电隔离反激直流斩波型单级多输入逆变器电路拓扑实例三----并联交错单管反激直流斩波型电路原理图。图10，多绕组分时供电隔离反激直流斩波型单级多输入逆变器电路拓扑实例四----并联交错双管反激直流斩波型电路原理图。图11，多绕组分时供电单管式和双管式隔离反激直流斩波型单级多输入逆变器的输出电压、输入电流瞬时值SPWM主从功率分配能量管理控制框图。图12，多绕组分时供电单管式和双管式隔离反激直流斩波型单级多输入逆变器的输出电压、输入电流瞬时值SPWM主从功率分配能量管理控制原理波形图。图13，多绕组分时供电并联交错单管式和并联交错双管式隔离反激直流斩波型单级多输入逆变器的输出电压、输入电流瞬时值SPWM主从功率分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多绕组分时供电隔离反激直流斩波型单级多输入逆变器，其特征在于：这种逆变器是由一个组合式多输入单输出隔离双向反激直流斩波器将多个相互隔离的输入滤波器和一个共用的输出滤波电路联接构成，组合式多输入单输出隔离双向反激直流斩波器的每个输入端与每个输入滤波器的输出端一一对应联接，组合式多输入单输出隔离双向反激直流斩波器的输出端与输出滤波电路相联接；所述的组合式多输入单输出隔离双向反激直流斩波器由两个相同的、分别输出低频正半周和低频负半周单极性脉宽调制电流波的多输入单输出隔离双向反激直流斩波器的每个输入端一一对应并联输出端反向串联构成，并且两个多输入单输出隔离双向反激直流斩波器非串联的两个输出端为组合式多输入单输出隔离双向反激直流斩波器的输出端；每个所述的多输入单输出隔离双向反激直流斩波器是由一个多输入单输出的储能式变压器将多个相互隔离的双向功率流单输入单输出高频逆变电路和一个共用的整流、极性选择用两象限高频功率开关构成的高频整流器联接构成，多输入单输出储能式变压器的每个输入端与每个高频逆变电路的输出端一一对应联接，多输入单输出储能式变压器的输出端与高频整流器的输入端相联接；所述的每个高频逆变电路的输入端即为所述的组合式多输入单输出隔离双向反激直流斩波器的每个输入端，所述的每个高频逆变电路均由四象限高频功率开关和两象限高频功率开关构成或均仅由四象限高频功率开关构成，所述的输出滤波电路由滤波电容构成或由滤波电容、滤波电感依序级联构成。...

【技术特征摘要】
1.一种多绕组分时供电隔离反激直流斩波型单级多输入逆变器，其特征在于：这种逆变器是由一个组合式多输入单输出隔离双向反激直流斩波器将多个相互隔离的输入滤波器和一个共用的输出滤波电路联接构成，组合式多输入单输出隔离双向反激直流斩波器的每个输入端与每个输入滤波器的输出端一一对应联接，组合式多输入单输出隔离双向反激直流斩波器的输出端与输出滤波电路相联接；所述的组合式多输入单输出隔离双向反激直流斩波器由两个相同的、分别输出低频正半周和低频负半周单极性脉宽调制电流波的多输入单输出隔离双向反激直流斩波器的每个输入端一一对应并联输出端反向串联构成，并且两个多输入单输出隔离双向反激直流斩波器非串联的两个输出端为组合式多输入单输出隔离双向反激直流斩波器的输出端；每个所述的多输入单输出隔离双向反激直流斩波器是由一个多输入单输出的储能式变压器将多个相互隔离的双向功率流单输入单输出高频逆变电路和一个共用的整流、极性选择用两象限高频功率开关构成的高频整流器联接构成，多输入单输出储能式变压器的每个输入端与每个高频逆变电路的输出端一一对应联接，多输入单输出储能式变压器的输出端与高频整流器的输入端相联接；所述的每个高频逆变电路的输入端即为所述的组合式多输入单输出隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈道炼，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东,37