CN105429445B - 一种交直流微网双向变换器 - Google Patents
一种交直流微网双向变换器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105429445B CN105429445B CN201510957349.9A CN201510957349A CN105429445B CN 105429445 B CN105429445 B CN 105429445B CN 201510957349 A CN201510957349 A CN 201510957349A CN 105429445 B CN105429445 B CN 105429445B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- switching tube
- inductance
- load
- direct current
- bus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/10—Arrangements incorporating converting means for enabling loads to be operated at will from different kinds of power supplies, e.g. from ac or dc
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/02—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks using a single network for simultaneous distribution of power at different frequencies; using a single network for simultaneous distribution of ac power and of dc power
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
一种交直流微网双向变换器，属于电力电子变换技术领域，所述变换器由直流输入、五个电感、四个电容、九个开关管、直流负载、直流母线、交流负载、交流母线组成。本发明的变换器由单一直流源供电，直流升压DC/DC变换器与DC/AC逆变器集成在单级变换器中。系统输出可为交直流微网中直流负载、单相交流负载和三相交流负载同时供电。本发明具有系统效率和功率密度高、实现功率双向流动、逆变环节不需加入死区时间、桥臂功率器件可以短路直通等优点。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子变换技术领域，尤其是一种交直流微网双向变换器。
背景技术
为解决能源紧缺、环境保护等问题，近年来太阳能等新能源和储能技术得到了广泛的应用，成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴产业。接口变换器的选择是新能源和储能系统实现高效功率变换的关键问题。目前，实际中新能源和储能系统经过DC/DC变换器与直流微网母线或直流负载连接，再经过DC/AC变换器与交流微网母线或交流负载连接。由于经过两级变换器，系统效率降低。因此亟需改进变换器拓扑，提高能源利用率与功率密度和效率。
Ritwik Majumder在IEEE Transactions on Smart Grid发表文章A hybridmicrogrid with dc connection at back to back converters中采用了独立的DC/DC和DC/AC变换器连接交直流微网母线和负载，属于两级变换，变换器效率低，单个变换器输出无法同时为直流负载、单相交流负载和三相交流负载供电。P.Teimourzadeh Baboli等人在IET Gener.Transm.Distrib.发表文章Energy management and operation modelling ofhybrid AC–DC microgrid中采用DC/DC和DC/AC变换器连接交直流微网母线和负载，属于两级变换，变换器效率低，单个变换器输出无法同时为直流负载、单相交流负载和三相交流负载供电。因此，亟需一种高效率单级双向变换器，实现系统输出可为交直流微网中直流负载、单相交流负载和三相交流负载同时供电。
发明内容
本发明目的在于提供一种系统效率高、功率密度高、可靠性高、可实现功率双向流动的交直流微网双向变换器。
为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明所述变换器由直流输入、直流母线、直流负载、交流母线、交流负载、升压电感L、第一电感La、第二电感Lb、第三电感Lc、第四电感Ld、稳压电容C、第一电容Ca、第二电容Cb、第三电容Cc、第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7、第八开关管S8和第九开关管S9组成；其中，直流输入的P端与升压电感L一端相连，升压电感L的另一端分别与第一开关管S1的集电极、第三开关管S3的集电极、第五开关管S5的集电极、第七开关管S7的集电极、第九开关管S9的发射极连接；第一开关管S1的发射极分别与第二开关管S2的集电极、第一电感La的一端连接；第三开关管S3的发射极分别与第四开关管S4的集电极、第二电感Lb的一端连接；第五开关管S5的发射极分别与第六开关管S6的集电极、第三电感Lc的一端连接；第七开关管S7的发射极分别与第八开关管S8的集电极、第四电感Ld的一端连接；第九开关管S9的集电极分别与稳压电容C的一端、直流母线和直流负载的一端连接；第二开关管S2的发射极、第四开关管S4的发射极、第六开关管S6的发射极、第八开关管S8的发射极分别与直流输入的N端、稳压电容C的另一端、直流母线和直流负载另一端进行连接；第一电感La的另一端分别与第一电容Ca的一端、交流母线和交流负载连接；第二电感Lb的另一端分别与第二电容Cb的一端、交流母线和交流负载连接；第三电感Lc的另一端分别与第三电容Cc的一端、交流母线和交流负载连接；第四电感Ld的另一端分别第一电容Ca另一端、第二电容Cb另一端、第三电容Cc另一端、交流母线和交流负载连接。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、由于直流升压DC/DC变换器与DC/AC逆变器集成在单级变换器中，系统效率和功率密度高，且功率可以双向流动。
2、逆变部分不需加入死区时间，桥臂功率器件可以短路直通，系统可靠性提高。
3、系统输出可为交直流微网中直流负载、单相交流负载和三相交流负载同时供电。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1所示，本发明所述变换器由直流输入、直流母线、直流负载、交流母线、交流负载、升压电感L、第一电感La、第二电感Lb、第三电感Lc、第四电感Ld、稳压电容C、第一电容Ca、第二电容Cb、第三电容Cc、第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7、第八开关管S8和第九开关管S9组成。
其中，直流输入的P端与升压电感L一端相连，升压电感L的另一端分别与第一开关管S1的集电极、第三开关管S3的集电极、第五开关管S5的集电极、第七开关管S7的集电极、第九开关管S9的发射极连接。
第一开关管S1的发射极分别与第二开关管S2的集电极、第一电感La的一端连接，连接点为“A”点。第三开关管S3的发射极分别与第四开关管S4的集电极、第二电感Lb的一端连接，连接点为“B”点。第五开关管S5的发射极分别与第六开关管S6的集电极、第三电感Lc的一端连接，连接点为“C”点。第七开关管S7的发射极分别与第八开关管S8的集电极、第四电感Ld的一端连接，连接点为“D”点。第九开关管S9的集电极分别与稳压电容C的一端、直流母线和直流负载的一端连接。
第二开关管S2的发射极分别与直流输入的N端、稳压电容C的另一端、直流母线和直流负载另一端进行连接；第四开关管S4的发射极分别与直流输入的N端、稳压电容C的另一端、直流母线和直流负载另一端进行连接；第六开关管S6的发射极分别与直流输入的N端、稳压电容C的另一端、直流母线和直流负载另一端进行连接；第八开关管S8的发射极分别与直流输入的N端、稳压电容C的另一端、直流母线和直流负载另一端进行连接。
第一电感La的另一端分别与第一电容Ca的一端、交流母线和交流负载连接；第二电感Lb的另一端分别与第二电容Cb的一端、交流母线和交流负载连接；第三电感Lc的另一端分别与第三电容Cc的一端、交流母线和交流负载连接；第四电感Ld的另一端分别第一电容Ca另一端、第二电容Cb另一端、第三电容Cc另一端、交流母线和交流负载连接。
电路有3种运行模式，分别为短路直通状态、功率变换状态以及零矢量状态。
1、短路直通状态时，第九开关管S9断开，升压电感L储能，通过控制短路直通占空比控制直流输出电压。
2、功率变换状态时，开关管工作于有源矢量状态，第九开关管S9导通，此时直流输出电压作为三相电压源逆变器的输入电压，通过调制度控制交流输出电压。
3、零矢量状态时，上桥臂开关管同时导通或下桥臂的开关管同时导通，第九开关管S9导通，电感释放能量。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (1)
1.一种交直流微网双向变换器，其特征在于：所述变换器由直流输入、直流母线、直流负载、交流母线、交流负载、升压电感L、第一电感La、第二电感Lb、第三电感Lc、第四电感Ld、稳压电容C、第一电容Ca、第二电容Cb、第三电容Cc、第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第五开关管S5、第六开关管S6、第七开关管S7、第八开关管S8和第九开关管S9组成；其中，直流输入的P端与升压电感L一端相连，升压电感L的另一端分别与第一开关管S1的集电极、第三开关管S3的集电极、第五开关管S5的集电极、第七开关管S7的集电极、第九开关管S9的发射极连接；第一开关管S1的发射极分别与第二开关管S2的集电极、第一电感La的一端连接；第三开关管S3的发射极分别与第四开关管S4的集电极、第二电感Lb的一端连接；第五开关管S5的发射极分别与第六开关管S6的集电极、第三电感Lc的一端连接；第七开关管S7的发射极分别与第八开关管S8的集电极、第四电感Ld的一端连接；第九开关管S9的集电极分别与稳压电容C的一端、直流母线和直流负载的一端连接；第二开关管S2的发射极、第四开关管S4的发射极、第六开关管S6的发射极、第八开关管S8的发射极分别与直流输入的N端、稳压电容C的另一端、直流母线和直流负载另一端进行连接；第一电感La的另一端分别与第一电容Ca的一端、交流母线和交流负载连接；第二电感Lb的另一端分别与第二电容Cb的一端、交流母线和交流负载连接；第三电感Lc的另一端分别与第三电容Cc的一端、交流母线和交流负载连接；第四电感Ld的另一端分别第一电容Ca另一端、第二电容Cb另一端、第三电容Cc另一端、交流母线和交流负载连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510957349.9A CN105429445B (zh) | 2015-12-18 | 2015-12-18 | 一种交直流微网双向变换器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510957349.9A CN105429445B (zh) | 2015-12-18 | 2015-12-18 | 一种交直流微网双向变换器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105429445A CN105429445A (zh) | 2016-03-23 |
| CN105429445B true CN105429445B (zh) | 2018-07-03 |
Family
ID=55507442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510957349.9A Active CN105429445B (zh) | 2015-12-18 | 2015-12-18 | 一种交直流微网双向变换器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105429445B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109412409B (zh) * | 2018-09-30 | 2020-12-22 | 中南大学 | 一种具有高可靠性的交直流供电装置 |
| CN109245587B (zh) * | 2018-09-30 | 2020-05-08 | 中南大学 | 一种简单可靠的交直流供电装置 |
| CN114928155A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-08-19 | 江苏莱提电气股份有限公司 | 混合型动态电压恢复器、电网维护设备和微电网系统 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6954008B2 (en) * | 2003-05-27 | 2005-10-11 | Zippy Technology Corp. | Integrated power supply apparatus for information appliances |
| CN100438286C (zh) * | 2006-06-09 | 2008-11-26 | 燕山大学 | 双管双正激升压式单级功率因数校正电路 |
| CN102832795B (zh) * | 2012-02-03 | 2015-02-04 | 南京航空航天大学 | 一种具有直流稳压输出功能的双级式三相四桥臂矩阵变换器 |
| CN102723888B (zh) * | 2012-05-14 | 2014-04-09 | 清华大学 | 一种三端口全桥逆变器及其控制方法 |
| JP5531316B2 (ja) * | 2012-11-16 | 2014-06-25 | ポルティオアレンディ | 直交流パワーブースターと、交流及び直流照明用電源制御装置 |
-
2015
- 2015-12-18 CN CN201510957349.9A patent/CN105429445B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105429445A (zh) | 2016-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103001526A (zh) | 一种非隔离型逆变器及其控制方法 | |
| CN203368362U (zh) | 三相和单相共用的光伏逆变器系统、三相及单相系统 | |
| CN102185480B (zh) | 一种双向隔离直流变换器 | |
| CN104638971B (zh) | 一种光伏并网逆变器及其控制方法 | |
| CN102291014A (zh) | 交流斩波-全桥整流的ac-dc变换器 | |
| CN105099249B (zh) | 高可靠性双输入逆变器 | |
| CN104601003A (zh) | 一种基于模块化多电平变换器的电力电子变压器 | |
| CN102291019A (zh) | 全桥整流-直流推挽逆变的ac-dc变换器 | |
| CN102664546A (zh) | 一种具有双向功率开关的五电平变流拓扑结构及其应用 | |
| CN202586797U (zh) | 一种具有双向功率开关的五电平变流拓扑结构及其应用 | |
| CN105429445B (zh) | 一种交直流微网双向变换器 | |
| CN104811075B (zh) | 一种组合变换器的控制方法 | |
| CN102291020A (zh) | 交流推挽变换-单管整流的ac-dc变换器 | |
| CN101552569A (zh) | 并网逆变器主电路拓扑 | |
| CN104701836A (zh) | 一种直流微电网智能供电系统 | |
| CN107465343A (zh) | 一种低导通损耗的双向dc/dc变换器 | |
| CN205430087U (zh) | 高可靠性的单相双向dc-ac变换器 | |
| CN205336138U (zh) | 一种高效率双Boost倍压PFC变换器 | |
| CN109256764A (zh) | 一种适用于中压直流牵引供电的车载网侧变流器 | |
| CN104734550A (zh) | 一种多输入半桥并网逆变器 | |
| CN105634321B (zh) | 高可靠性的单相双向dc‑ac变换器及其控制方法 | |
| CN108448925A (zh) | 高可靠性高能效双输入双向逆变器 | |
| CN204696955U (zh) | 一种采用变压器辅助谐振的光伏逆变器 | |
| CN207150428U (zh) | 一种低导通损耗的双向dc/dc变换器 | |
| CN203839974U (zh) | 一种高压三极直流输电系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210113 Address after: 215600 2nd floor, building C, Dongcheng science and Technology Pioneer Park, Tangqiao town, Zhangjiagang City, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee after: Zhangjiagang Shuiyun New Energy Technology Co.,Ltd. Address before: 066004 No. 438 west section of Hebei Avenue, seaport District, Hebei, Qinhuangdao Patentee before: Yanshan University |