【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子变换器领域，更具体的说涉及一种新型直流-交流-直流三端口电路及调制方法。
技术介绍
1、随着可再生能源的普及，能源转换设备的需求不断增长。这些可再生能源通常以直流形式输出，而负载需求可能是交流或者不同电压等级的直流，这就要求一种灵活且高效的电力电子转换技术。此外，储能系统和电动汽车的广泛应用也对多端口电力电子变换提出了新的要求。传统的电力电子变换器主要是单一功能的，如dc-dc、dc-ac或ac-dc变换器，但随着系统复杂性增加和能量管理需求的提升，单一功能的变换器已经难以满足要求。
2、现有技术的缺陷在于：
3、1、功能单一，缺乏灵活性：传统的电力电子变换器通常是单一功能的，如dc-dc、dc-ac或ac-dc变换器。这些变换器各自处理单一的能量转换任务，难以应对复杂的多端口、多能量源和多负载需求；
4、2、能量管理效率低：传统变换器缺乏对多端口能量流动的集中管理，导致能源利用不充分，尤其是在分布式能源系统和混合储能系统中，往往需要多个变换器串联或并联运行，这不仅增加了系统的复杂性，也增加了能量损耗；
5、3、系统体积和成本增加：由于传统变换器只能处理单一的电能转换任务，多变换器系统的设计往往会占用更多的空间，并增加整体系统的重量和成本。对于需要高功率密度和紧凑设计的应用，传统技术难以满足要求；
6、4、可靠性和稳定性不足：在多变换器系统中，各变换器之间的协同工作容易产生相互干扰，增加了系统的不稳定性，任何一个变换器的故障可能导致整个系统的性能下
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的一种问题。为此，本专利技术的目的在于提供一种新型直流-交流-直流三端口电路及调制方法，并将其应用于交直流双向电能变换
，将电感与变压器耦合在一起，省去了交流电感，使拓扑具备交直流隔离，结构简单，便于现有设备改造等诸多特点。
2、为了实现上述目的，本专利技术是采用以下技术方案实现的：所述的三端口电路包括：一个三相交流接口ua、ub、uc和两个直流接口udc、udc’；
3、所述直流-交流-直流三端口电路中包含一个变压器、两个电容、电力电子开关器件；变压器每相绕组分别为ta、tb、tc。
4、在一个方案中，所述的电力电子开关器件两个互相组成桥臂。
5、在一个方案中，所述的电子开关器件有12个，包括：sa1、sa2、sb1、sb2、sc1、sc2、s1a’、s2a’、s1b’、s2b’、s1c’、s2c’；
6、电力电子开关器件sa1、sa2组成sa桥臂，sb1、sb2组成sb桥臂，sc1、sc2组成sc桥臂，s1a’、s2a’组成sa’桥臂，s1b’、s2b’组成sb’桥臂，s1c’、s2c’组成sc’桥臂，分别形成桥臂的中点a、b、c、a’、b’、c’；
7、直流接口udc的正极与负极分别接入电容cdc的两端再连接至sa、s、sc桥臂的两端；同理，直流接口udc’的正极与负极分别接入电容cdc’的两端再连接至sa’、sb’、sc’桥臂的两端。
8、在一个方案中，所述的变压器绕组ta、tb、tc均有交流系统侧和变换器侧两组线圈，其中ta、tb、tc交流系统侧线圈接入三相交流系统，变换器侧线圈的两端分别连接至所对应的桥臂中点，即ta变换器侧线圈两端连接至a和a’；tb变换器侧线圈两端连接至b和b’；tc变换器侧线圈两端连接至c和c’。
9、再一方面，一种新型直流-交流-直流三端口电路调制方法，所述的调制方法适用于所述的直流-交流-直流三端口电路，所述的电路包括两个工作模式，分别为：
10、工作模式一：单个直流系统与交流系统双向能量流动；
11、工作模式二：两个直流系统与交流系统双向能量流动。
12、在一个方案中，所述的工作模式一下：
13、调制方法一：电力电子开关器件s2a’、s2b’、s2c’常导通，s1a’、s1b’、s1c’常关断，控制器对电力电子开关器件sa1、sa2、sb1、sb2、sc1、sc2进行调制，使得直流系统与交流系统进行双向能量控制；
14、由于电力电子开关器件中不允许同一桥臂中的两个开关器件同时导通或关断，所以得到工作模式一下的23＝8种开关状态，根据伏秒平衡列写kvl方程可求得每种开关状态所对应的8种电压矢量。
15、所述的调制方法二：电力电子开关器件s1a’、s1b’、s1c’常导通，sa’2、s2b’、s2c’常关断，控制器对电力电子开关器件sa1、sa2、sb1、sb2、sc1、sc2进行调制，使得直流系统与交流系统进行双向能量控制，调制方法与调制方法一所述完全相同。
16、所述的调制方法三：电力电子开关器件sa2、sb2、sc2常导通，sa1、sb1、sc1常关断，控制器对电力电子开关器件s1a’、s1b’、s1c’、s2a’、s2b’、s2c’进行调制，使得直流系统与交流系统进行双向能量控制；根据伏秒平衡列写kvl方程可求得每种开关状态所对应的8种电压矢量。
17、调制方法四：电力电子开关器件sa1、sb1、sc1常导通，sa2、sb2、sc2常关断，控制器对电力电子开关器件s1a’、s1b’、s1c’、s2a’、s2b’、s2c’进行调制，使得直流系统与交流系统进行双向能量控制，调制方法与调制方法三所述完全相同。
18、在一个方案中，所述的工作模式二下：
19、基于工作模式一，将交流系统和直流系统与交流系统和直流系统二的电压矢量进行合成，得到所述新型直流-交流-直流三端口电路有64种开关状态，根据伏秒平衡列写kvl方程可求得每种开关状态所对应的电压矢量。
20、在一个方案中，所述的工作模式二下，
21、调制方法五：采用中间六边形26′-31′-42′-53′-64′-15′，即120°空间矢量解耦的形式进行调制，此时的六边形对于alpha-beta坐标系存在一个旋转角度θ0；
22、建立旋转矩阵，旋转alpha-beta坐标系，使15’点在alpha轴上，并按照电压矢量划分六个扇区；
23、通过旋转矩阵将所需合成的电压矢量投影在旋转后的alpha’-beta’坐标系下；
24、参照调制方法一，对进行扇区判断，通过扇区判断即能选择相应矢量合成目标向量。
25、在一个方案中，调制方法六：采用中间六边形46′-51′-62′-13′-24′-35′，即120°空间矢量解耦的形式进行调制，，此时的六边形对于alpha-beta坐标系存在一个旋转角度θ0；
26、建立旋转矩阵，旋转alpha-beta坐标系，使24’点在alpha轴上，并按照电压矢量划分六个扇区，之后的计算方法与调制方法五所述完全相同，带入调制方法五得到计算结果。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种新型直流-交流-直流三端口电路，其特征在于：所述的三端口电路包括：一个三相交流接口UA、UB、UC和两个直流接口UDC、UDC’；
2.根据权利要求1所述的一种新型直流-交流-直流三端口电路，其特征在于：所述的电力电子开关器件两个互相组成桥臂。
3.根据权利要求1所述的一种新型直流-交流-直流三端口电路，其特征在于：所述的电子开关器件有12个，包括：SA1、SA2、SB1、SB2、SC1、SC2、S1A’、S2A’、S1B’、S2B’、S1C’、S2C’；
4.根据权利要求1所述的一种新型直流-交流-直流三端口电路，其特征在于：所述的变压器绕组TA、TB、TC均有交流系统侧和变换器侧两组线圈，其中TA、TB、TC交流系统侧线圈接入三相交流系统，变换器侧线圈的两端分别连接至所对应的桥臂中点，即TA变换器侧线圈两端连接至A和A’；TB变换器侧线圈两端连接至B和B’；TC变换器侧线圈两端连接至C和C’。
5.一种新型直流-交流-直流三端口电路调制方法，所述的调制方法适用于如权利要求1-4中任一项所述的直流-交流-直流三端口电路，其
6.根据权利要求5所述的一种新型直流-交流-直流三端口电路调制方法，其特征在于：所述的工作模式一下：
7.根据权利要求5所述的一种新型直流-交流-直流三端口电路调制方法，其特征在于：所述的工作模式二下：
8.根据权利要求7所述的一种新型直流-交流-直流三端口电路调制方法，其特征在于：所述的工作模式二下，
9.根据权利要求7所述的一种新型直流-交流-直流三端口电路调制方法，其特征在于：
10.根据权利要求7所述的一种新型直流-交流-直流三端口电路调制方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种新型直流-交流-直流三端口电路，其特征在于：所述的三端口电路包括：一个三相交流接口ua、ub、uc和两个直流接口udc、udc’；
2.根据权利要求1所述的一种新型直流-交流-直流三端口电路，其特征在于：所述的电力电子开关器件两个互相组成桥臂。
3.根据权利要求1所述的一种新型直流-交流-直流三端口电路，其特征在于：所述的电子开关器件有12个，包括：sa1、sa2、sb1、sb2、sc1、sc2、s1a’、s2a’、s1b’、s2b’、s1c’、s2c’；
4.根据权利要求1所述的一种新型直流-交流-直流三端口电路，其特征在于：所述的变压器绕组ta、tb、tc均有交流系统侧和变换器侧两组线圈，其中ta、tb、tc交流系统侧线圈接入三相交流系统，变换器侧线圈的两端分别连接至所对应的桥臂中点，即ta变换器侧线圈两端连接至a和a’；tb变...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘硕，万昱堃，钟毅，周潇雨，王雅雯，殷翔，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。