CN107979299A - 一种三相电流源逆变器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三相电流源逆变器，包括：直流电流源，用于产生恒定的直流电流；直流电流分配模块，用于将所述恒定的直流电流变换为周期性变化的方波电流；逆变模块，用于将所述周期性变化的方波电流转换为多电平阶梯波电流；移相变压器模块，用于将所述逆变模块输出的多电平阶梯波电流进行多重化叠加后实现正弦波输出。通过将移相变压器使用于多重化电流源逆变器中，并结合直流电流分配电路，同时采用多重化和移相控制技术，使逆变器正弦波输出电流易于调节，并实现无功补偿和谐波抑制功能，从而更加适应负载端或电网调度所要求的四象限运行。

Description

一种三相电流源逆变器
技术领域
本发明涉及电子电路领域，尤其涉及一种三相电流源逆变器。
背景技术
逆变器是将直流电转换为交流电的电力电子装置，是电机驱动、变频器、感应加热装置、不间断电源以及风能、太阳能光伏、燃料电池等新能源发电系统中的重要组成部分。
逆变器根据直流侧储能元件的不同，可将逆变器分为电压源逆变器(储能元件为电容)和电流源逆变器(储能元件为电感)。目前工业应用中普遍使用电压源逆变器，电压源逆变器直流侧工作电压必须高于交流输出电压或电网电压峰值且保持恒定不变，但是在新能源发电、储能等应用中，光伏组件、蓄电池储能系统的直流电压比较低，电压波动幅度较大，系统勉强工作则必然会使输出电流或电网并网电流含有大量的谐波，往往需要经过直流-直流变换器(Direct Current to direct current，DC/DC)升压变换后才能实现电压型并网发电，但是电压源逆变器增加DC/DC变换器会提高系统成本，同时母线电压控制方式容易引起直流母线崩溃、从而降低系统可靠性。因此，研制高性能、低成本的逆变器成为电力电子行业发展的关键目标之一。
发明内容
本发明实施例提供一种集成移相变压器的多重化电流源逆变器，将传统多脉波整流电路中的移相变压器使用于多重化电流源逆变器中，同时结合直流电流分配电路或前级开关电流源，通过控制直流电流分配电路中开关的周期性导通，将电流源输出的恒定直流电流转换为具有零值区间、周期性阶梯变化的方波电流分配到三相电流源逆变桥臂中，使直流输入转换为多电平阶梯波电流，再经过移相变压器将多电平阶梯波进行多重化叠加后，在移相变压器原边得到正弦波输出，并实现无功补偿和谐波抑制功能。
第一方面，本发明提供了一种三相电流源逆变器，包括：
直流电流源，用于产生恒定的直流电流；
直流电流分配模块，用于将所述恒定的直流电流变换为周期性变化的方波电流；
逆变模块，用于将所述周期性变化的方波电流转换为多电平阶梯波电流；
移相变压器模块，用于将所述逆变模块输出的多电平阶梯波电流进行叠加后实现正弦波输出。
可选地，所述逆变模块包括一套或多套串联的三相逆变器，其中，所述一套或多套串联的三相逆变器中的每套三相逆变器包括一组或多组并联的三相逆变桥臂。
可选地，所述三相逆变桥臂采用120度导通模式。
可选地，所述直流电流分配模块包括一套或多套直流电流分配电路，其中，所述一套或多套直流电流分配电路中的每套直流电流分配电路的输出端分别与所述一套或多套串联的三相逆变器中的每套三相逆变器电连接。
可选地，所述移相变压器模块包括一套或多套移相变压器，其中，所述移相变压器模块包括多套移相变压器时，所述多套移相变压器的原边同相位并联。
可选地，所述移相变压器包括一个原边和多个副边，其中，所述原边与所述移相变压器的输出端电连接，所述移相变压器的多个副边分别与所述逆变模块的多套逆变器的输出端电连接。
可选地，所述移相变压器的原边和副边连接方式为Y型连接、Δ连接、曲折形连接、六边形连接或延边三角形连接中的任意一种或多种。
可选地，所述电流源逆变器还包括第一控制模块和第二控制模块；所述第一控制模块和所述第二控制模块还可以为同一个控制模块；其中，若所述直流电流分配电路和所述三相逆变器使用的为全控型器件，则所述第一控制模块用于控制所述直流电流分配电路的导通和关闭，所述第二控制模块用于控制所述三相逆变器的导通和关闭；若所述直流电流分配电路和所述三相逆变器使用的为半控型器件，则所述第一控制模块用于控制所述直流电流分配电路的导通，所述第二控制模块用于控制所述三相逆变器的导通。
可选地，所述第一控制模块和所述第二控制模块可以为同一个控制模块，也可以为两个不同的控制模块。
通过实施本发明实施例，将传统多脉波整流电路中的移相变压器使用于多重化电流源逆变器中，同时结合直流电流分配电路，通过控制直流电流分配电路中开关的周期性导通，将电流源输出的恒定直流电流转换为具有零值区间、周期性变化的方波电流分配到三相电流源逆变桥臂中，使直流输入转换为多电平阶梯波电流，再经过移相变压器将多电平阶梯波进行多重化叠加后，在移相变压器原边得到正弦波输出，并实现无功补偿和谐波抑制功能，使交流输出电流谐波更低，能够稳定地实现有功降额、无功调节，并且更加适应负载端或电网调度所要求的四象限运行。同时，无需专用并机通讯信号与通讯线缆，也无需使用直流母线电容器，从而降低了系统成本，提高了系统稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明第一实施例提供的一种三相电流源逆变器的结构示意图；
图2是本发明第一实施例提供的一种三相电流源逆变器的接线示意图；
图3是本发明第一实施例提供的另一种三相电流源逆变器的接线示意图；
图4是本发明第二实施例提供的一种三相电流源逆变器的结构示意图；
图5是本发明第二实施例提供的一种三相电流源逆变器的接线示意图；
图6是本发明第二实施例提供的另一种三相电流源逆变器的接线示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
需要说明的是，下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
可以理解的是，本发明实施例中的半控型器件是指通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件，包括晶闸管及其大部分派生器件，例如快速晶闸管、逆导晶闸管、双向晶闸管等，全控型器件是指通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的电力电子器件，例如绝缘栅双极晶体管、电力场效应晶体管、门极可关断晶闸管等。应理解，上述例子仅作为一种举例，不能理解为具体限定。
请参阅图1，图1是本发明第一实施例提供的一种三相电流源逆变器的结构示意图，如图1所示，本发明实施例中的电流源逆变电路包括以下模块：直流电流源101，直流电流分配模块102，逆变模块103，变压器模块104，第一控制模块105和第二控制模块106。
其中，所述直流电流源101，用于产生恒定的直流电流；
所述直流电流分配模块102，用于将所述恒定的直流电流变换为周期性变化的方波电流；
所述逆变模块103，用于将所述周期性变化的方波电流转换为多电平阶梯波电流；
所述移相变压器模块104，用于将所述逆变模块输出的多电平阶梯波电流进行叠加后实现正弦波输出；
所述第一控制模块105，用于控制所述直流电流分配模块102工作，其中，若所述直流电流分配模块102采用全控型器件，则所述第一控制模块105用于控制所述直流电流分配模块102的导通和关闭；若所述直流电流分配模块102采用半控型器件，则所述第一控制模块105用于控制所述直流电流分配模块102导通；
所述第二控制模块106，用于控制所述逆变模块103工作，其中，若所述逆变模块103采用全控型器件，则所述第二控制模块106用于控制所述逆变模块103的导通和关闭；若所述逆变模块103采用半控型器件，则所述第二控制模块106用于控制所述逆变模块103导通。
在所述三相电流源逆变器工作时，所述直流电流分配模块102在所述第一控制模块105的控制作用下，将所述直流电流源101输出的恒定的直流电流转换为具有零值区间、周期性变化的方波电流，所述逆变模块103在所述第二控制模块106的控制下，将所述周期性变化的方波电流转换为多电平阶梯波电流输出到所述移相变压器模块104，所述移相变压器模块104将所述多电平阶梯波电流进行叠加后实现正弦波输出到电网或负载。
可选地，所述第一控制模块105和所述第二控制模块106可以为同一个控制模块，也可以是不同的两个控制模块，本发明不作具体限定。
可选地，所述逆变模块103包括一套或多套串联的三相逆变器，其中，所述一套或多套串联的三相逆变器中的每套三相逆变器包括一组或多组并联的三相逆变桥臂。
可选地，所述直流电流分配模块102包括一套或多套直流电流分配电路，其中，所述一套或多套直流电流分配电路中的每套直流电流分配电路的输出端分别与所述一套或多套串联的三相逆变器中的每套三相逆变器电连接。
可选地，所述移相变压器模块104包括一套或多套移相变压器，其中，所述移相变压器模块包括多套移相变压器时，所述多套移相变压器的原边同相位并联。
可选地，所述移相变压器包括一个原边和多个副边，其中，所述原边与所述移相变压器的输出端电连接，所述移相变压器的多个副边分别与所述逆变模块的多套逆变器的输出端电连接。
可选地，所述移相变压器的原边和副边连接方式包括但不限于Y型连接、Δ连接、曲折形连接、六边形连接或延边三角形连接。
通过实施本发明三相电流源逆变器，将传统多脉波整流电路中的移相变压器使用于多重化电流源逆变器中，同时结合直流电流分配电路，通过控制直流电流分配电路中开关的周期性导通，将电流源输出的恒定的直流电流转换为具有零值区间、周期性变化的方波电流分配到三相电流源逆变桥臂中，使直流输入转换为多电平阶梯波电流，再经过移相变压器将多电平阶梯波进行多重化叠加后，在移相变压器原边得到正弦波输出，并实现无功补偿和谐波抑制功能，使交流输出电流谐波更低，能够稳定地实现有功降额、无功调节，并且更加适应负载端或电网调度所要求的四象限运行。同时，无需专用并机通讯信号与通讯线缆，也无需使用直流母线电容器，从而降低了系统成本，提高了系统稳定性。
请参阅图2，图2为本发明第一实施例提供的一种三相电流源逆变器的接线示意图，如图2所示，本发明实施中的电流源逆变器包括：直流电压源100，直流电流分配模块200，逆变模块300，变压器模块400，第一控制模块500和第二控制模块600。
可选地，所述电流源逆变器还包括：交流电流滤波模块700，所述交流电流滤波模块700用于将所述逆变模块300输出的交流电进行滤波后输出到所述变压器模块400。
下面结合图2的集成有移相变压器的电流源逆变器接线图对所述电流源逆变器的各个模块进行具体的介绍。其中，设n为大于1的正整数。
具体的，如图2中所示的直流电流分配模块200，所述直流电流分配模块200包括两套直流电流分配电路，所述两套直流电流分配电路分别连接于所述直流电流源100的两端。所述两套直流电流分配电路中的每套直流电流分配电路包括n个并联的直流分配单元，如图2中的直流分配单元210所示，所述直流分配单元210包括两个分流功率开关管(Sp1和Sp2)与一个平波电抗器(Lp1)，所述两个分流功率开关管并联后与所述一个平波电抗器串联，即所述两套直流电流分配电路中的每套直流电流分配电路包括n个平波电抗器(Lp1～Lpn)和2n个分流功率开关管(Sp1～Sp2n)。
具体的，所述逆变模块300包括两套串联的三相逆变器，所述两套串联的三相逆变器中的每套三相逆变器包括两组并联的三相逆变桥臂。如图2所示，所述每套三相逆变器中的一套三相逆变器包括并联的三相逆变桥臂310和三相逆变桥臂320，其中，每组三相逆变桥臂均包括六个功率开关管，例如，图2中所述三相逆变桥臂310包括功率开关管S11～S16，其中，S11与S14串联，S13与S16串联、S15与S12串联后组成三条桥臂，所述三条桥臂并联后组成三相逆变桥臂。所述两组并联的三相逆变桥臂中的每组三相逆变桥臂的输入端与所述直流电流分配电路的输出端相连，所述每组三相逆变桥臂的三相交流输出端通过所述交流电流滤波模块700与所述移相变压器模块400的副边相连。
具体的，所述移相变压器模块400包括两套移相变压器，所述两套移相变压器中的每套移相变压器包括一个原边和两个副边，如图2所示，其中一套变压器410的所述一个原边为Y型连接，所述两个副边分别为Y型连接和Δ型连接，其中，所述Y型连接的副边绕组和所述Δ型连接的副边绕组的匝数比为1:√3，所述两套移相变压器的原边同相位并联，构成三相交流输出连接至负载或者电网。
具体的，所述交流电流滤波模块700包括四套交流电流滤波单元，所述四套交流电流滤波单元中的每套交流滤波单元包括三个交流滤波电容(如图2中的Ca11、Cb11、Cc11)和三个交流滤波电感(如图2中的La11、Lb11、Lc11)。可选地，所述交流滤波单元也可以不包括所述交流滤波电感，所述交流滤波电感的作用由所述变压器的漏感实现。
在所述逆变器正常工作时，所述直流电压源100输出的直流电流输入到所述直流电流分配模块200，经所述直流电流分配模块200中的平波电抗器滤波后，所述直流电流无脉动，可等效为直流电流源，所述第一控制模块500控制所述直流电流分配模块200中的功率开关管的开通，将所述恒定的直流电流转换为两组具有零值区间、周期性变化的方波电流分配到两套并联的三相逆变桥臂中。所述两套三相逆变桥臂在所述第二控制模块600的控制下均采用120°导通方式，开关工作频率为工频50Hz或60Hz，以所述三相逆变桥臂310中的S11～S16这六个功率开关管组成的这组三相逆变桥臂为例，所述每组三相逆变桥臂的六个功率开关管按照S16-S11-S12-S13-S14-S15-S16的顺序依次触发，每隔60°触发一次桥臂上的功率开关管。所述两套三相逆变器将所述周期性变化的方波电流转换为多电平阶梯波电流，所述多电平阶梯波电流通过所述交流电流滤波模块700滤波后，输入到所述移相变压器400的副边绕组，通过移相变压器模块400的两套移相变压器将所述两套逆变器输出的多电平阶梯波电流叠加后实现正弦波输出至电网或负载。
可选地，所述第一控制模块500和所述第二控制模块600可以为同一个控制模块，也可以是不同的两个控制模块，本发明不作具体限定。
可选地，所述三相逆变桥臂和所述直流电流分配电路的功率开关管可以是半控型功率开关器件，如晶闸管、可控硅、快速晶闸管等，也可以是全控型功率开关器件，如绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)、电力场效应晶体管、门极可关断晶闸管(Gate Turn-Off Thyristor，GTO)等，本发明实施例不作具体限定。
可选地，在图2所示的电流源逆变器中，所述移相变压器的原边为Y型连接，两个副边分别为Y型连接和Δ型连接，在实际的运用中，所述原边和所述副边还可以为曲折形连接、六边形连接、延边三角形连接等连接方式，本发明实施例不作具体限定。
可选地，在图2所示的电流源逆变器中，所述每套三相逆变器包括并联的两组三相逆变桥臂，在实际的运用中，根据变压器副边绕组接法的不同，所述每套三相逆变器可以改为两组以上的三相逆变桥臂并联，如图3所示，图3是本发明第一实施例提供的另一种电流源逆变器的接线示意图，图3为四组三相逆变桥臂并联构成的三相逆变器的接线示意图，图中所述移相变压器的原边为Y型连接，两个副边分别为六边形连接和曲折形连接，可以用图3中的四组三相逆变桥臂并联构成的三相逆变器代替图2中由两组三相逆变桥臂并联构成的三相逆变器，从而组成新的电流源逆变器。应理解，图2中的每套三相逆变器可以由一组或多组三相逆变桥臂并联构成，本发明实施例不作具体限定。
可以看出，本发明实施例中的三相电流源逆变器，将传统多脉波整流电路中的移相变压器使用于多重化电流源逆变器中，同时结合直流电流分配电路，通过控制直流电流分配电路中开关的周期性导通，将电流源输出的恒定的直流电流转换为具有零值区间、周期性变化的方波电流分配到三相电流源逆变桥臂中，使直流输入转换为多电平阶梯波电流，再经过移相变压器将多电平阶梯波进行多重化叠加后，在移相变压器原边得到正弦波输出，并实现无功补偿和谐波抑制功能，使交流输出电流谐波更低，能够稳定地实现有功降额、无功调节，并且更加适应负载端或电网调度所要求的四象限运行。同时，无需专用并机通讯信号与通讯线缆，也无需使用直流母线电容器，从而降低了系统成本，提高了系统稳定性。
请参阅图4，图4是本发明第二实施例提供的一种三相电流源逆变器的结构示意图。本发明实施例中的电流源逆变电路包括以下模块：直流电流源401，DC/DC变换器模块402，逆变模块403，变压器模块404，第一控制模块405和第二控制模块406。
其中，所述直流电流源401，用于产生恒定的直流电流；
所述DC/DC变换器模块402，用于通过高频脉冲宽度调制(Pulse WidthModulation，PWM)控制输出稳定的直流电流；
所述逆变模块403，用于将所述DC/DC变换器模块402输出的直流电流转换为多电平阶梯波电流；
所述移相变压器模块404，用于将所述逆变模块输出的多电平阶梯波电流进行叠加后实现正弦波输出；
所述第一控制模块405，用于控制所述DC/DC变换器模块402工作，其中，若所述DC/DC变换器模块402采用全控型器件，则所述第一控制模块405用于控制所述直流电流分配模块402的导通和关闭；
所述第二控制模块406，用于控制所述逆变模块403工作，其中，若所述逆变模块403采用全控型器件，则所述第二控制模块406用于控制所述逆变模块403的导通和关闭；若所述逆变模块403采用半控型器件，则所述第二控制模块406用于控制所述逆变模块403导通。
可选地，所述第一控制模块405和所述第二控制模块406还可以为同一个控制模块，也可以是不同的两个控制模块。本发明不作具体限定。
可选地，所述电流源逆变器还包括：交流电流滤波模块407，所述交流电流滤波模块407用于将所述逆变模块403输出的交流电进行滤波后输出到所述变压器模块404。
由于电流源型多重化逆变器无法调节输出电流，也无法对系统的有功功率和无功功率进行独立控制，为了实现输出变量的灵活调节，由图2可知，上述实施例中使用两套相同的三相逆变器拓扑结构串联的方式，这样可以增加另一个控制变量，由于所述两套三相逆变器结构是相互独立的，所以可以分别控制两套三相逆变器的移相触发角，这样可以改变移相变压器的原边绕组电流的幅值以及原边绕组电流之间的相位差，从而实现总交流输出正弦波电流的方便调节，并且实现对系统有功功率和无功功率的灵活控制，实现系统四象限运行的目的。另一种方法也可以增加前级开关电流源，这样仅需要一套三相逆变器便可以实现上述目的，而前级开关电流源可由图4中的DC/DC变换器实现。
举例来讲，如图5所示，图5是本发明第二实施例提供的一种三相电流源逆变器的接线示意图。与图2对比可看出，图5所示的电路将图2中直流电流分配模块中由平波电抗器和功率开关管构成的所述直流电流分配电路替换为开关电流源即多相降压式变换器(Buck变换器)，图5中由多相Buck变换器构成的所述DC/DC变换器模块402电路中，n个多相Buck电流源DC/DC变换器通过所述第一控制模块工作于高频开关模式，主功率开关管Sb1～Sbn中任意一个开关管导通时，相应的电感Lb1～Lbn储能，电感电流线性上升，同时向两个并联的电流逆变器供电；主功率开关管断开时，存储在电感上的能量通过主功率二极管续流继续向两个并联的电流源逆变器供电，因此通过Buck的高频脉冲宽度调制(Pulse WidthModulation，PWM)控制可以灵活调节输出电流。由于前级开关电流源电路由多相Buck变换器构成，其输出电流一直连续，从而可以向后级三相逆变器提供可控的稳定电流。另外，这n个Buck变换器可以工作于直接并联模式，也可以工作于交错并联模式，在工作于所述交错并联模式时，还能够降低输入、输出电流纹波。同时，开关电流源也可以由1个Buck变换器构成，如果n个Buck变换器工作于交错并联模式时，每个多相变换器相互之间移相360/n工作，这样还可以向后级电流源逆变器提供方波电流输入，从而可实现图2中的直流电流分配电路输出方波电流的效果。应该理解的是，由于前级为多相Buck变换器，这种电流源逆变器正常工作时，直流输入电源电压需要高于交流输出电压的峰值。
可选地，所述Buck变换器也可以用升压斩波变换器(Boost变换器)替换，如图6所示，图6是本发明第二实施例提供的另一种电流源逆变器的接线示意图。图6所示的由多相Boost变换器构成的所述DC/DC变换器模块402的电路中，n个多相Boost电流源DC/DC变换器工作于高频开关模式，主功率开关管Sb1～Sbn导通时，相应的电感Lb1～Lbn储能，电感电流线性上升，同时直流母线电容Cb能量通过滤波电感Lb向后级两个并联的两重化电流源逆变器提供能量；主功率开关管断开时，存储在电感上的能量给直流母线电容Cb充电并向后级电流源逆变器放电，因此通过Boost的高频PWM控制可以灵活调节输出电流。由于前级开关电流源和后级电流源逆变器之间存在滤波电感Lb，因此中间直流母线电流一直连续，从而可以向后级电流源逆变器提供可控的稳定电流。另外，这n个Boost变换器可以工作于直接并联模式，也可以工作于交错并联模式，在工作于交错并联模式还能够降低输入、输出电流纹波。同时，开关电流源也可以由1个Boost变换器构成，如果n个Boost变换器工作于交错并联模式时，每个多相变换器相互之间移相360/n工作，这样还可以向后级电流源逆变器提供方波电流输入，从而可实现图2中的直流电流分配电路输出方波电流的效果。应该理解的是，由于前级为多相Boost变换器，这种逆变器正常工作时，直流输入电源电压可以低于交流输出电压的峰值。
通过实施本发明实施例，将传统多脉波整流电路中的移相变压器使用于多重化电流源逆变器中，同时结合所述DC/DC变换器模块，通过控制所述DC/DC变换器电路中功率开关管的周期性导通，将电流源输出的恒定的直流电流转换为稳定的低电流纹波的直流电流分配到三相电流源逆变桥臂中，使直流输入转换为多电平阶梯波输出，再经过移相变压器将多电平阶梯波进行多重化叠加后，在移相变压器原边得到正弦波输出，并实现无功补偿和谐波抑制功能，使交流输出电流谐波更低，能够稳定地实现有功降额、无功调节，并且更加适应负载端或电网调度所要求的四象限运行。同时，无需专用并机通讯信号与通讯线缆，也无需使用直流母线电容器，从而降低了系统成本，提高了系统稳定性。
可选地，所述三相逆变桥臂的功率开关管可以是半控型功率开关器件，如晶闸管、可控硅、快速晶闸管等，也可以是全控型功率开关器件，如绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGate Bipolar Transistor，IGBT)、电力场效应晶体管、门极可关断晶闸管(Gate Turn-OffThyristor，GTO)等，所述DC/DC变换器的功率开关管一般使用全控型功率开关器件，本发明实施例不作具体限定。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种三相电流源逆变器，其特征在于，包括：
直流电流源，用于产生恒定的直流电流；
直流电流分配模块，用于将所述恒定的直流电流变换为周期性变化的方波电流；
逆变模块，用于将所述周期性变化的方波电流转换为多电平阶梯波电流；
移相变压器模块，用于将所述逆变模块输出的多电平阶梯波电流进行叠加后实现正弦波输出。
2.根据权利要求1所述的三相电流源逆变器，其特征在于，所述逆变模块包括一套或多套串联的三相逆变器，其中，所述一套或多套串联的三相逆变器中的每套三相逆变器包括一组或多组并联的三相逆变桥臂。
3.根据权利要求2所述的电流源逆变器，其特征在于，所述三相逆变桥臂采用120度导通模式。
4.根据权利要求2所述的三相电流源逆变器，其特征在于，所述直流电流分配模块包括一套或多套直流电流分配电路，其中，所述一套或多套直流电流分配电路中的每套直流电流分配电路的输出端分别与所述一套或多套串联的三相逆变器中的每套三相逆变器电连接。
5.根据权利要求2所述的三相电流源逆变器，其特征在于，所述移相变压器模块包括一套或多套移相变压器，其中，所述移相变压器模块包括多套移相变压器时，所述多套移相变压器的原边同相位并联。
6.根据权利要求5所述的三相电流源逆变器，其特征在于，所述移相变压器包括一个原边和多个副边，其中，所述原边与所述移相变压器的输出端电连接，所述移相变压器的多个副边分别与所述逆变模块的三相逆变桥臂的输出端电连接。
7.根据权利要求6所述的三相电流源逆变器，其特征在于，所述移相变压器的原边和副边连接方式为Y型连接、Δ连接、曲折形连接、六边形连接或延边三角形连接中的任意一种或多种。
8.根据权利要求1所述的三相电流源逆变器，其特征在于，所述电流源逆变器还包括第一控制模块和第二控制模块；其中，若所述直流电流分配电路和所述三相逆变器使用的为全控型器件，则所述第一控制模块用于控制所述直流电流分配电路的导通和关闭，所述第二控制模块用于控制所述三相逆变器的导通和关闭；若所述直流电流分配电路和所述三相逆变器使用的为半控型器件，则所述第一控制模块用于控制所述直流电流分配电路的导通，所述第二控制模块用于控制所述三相逆变器的导通；所述第一控制模块和所述第二控制模块可以为同一个控制模块，也可以为两个不同的控制模块。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109352161A (zh) * 2018-11-27 2019-02-19 保定市卓思恒畅电器有限公司 一种由开关电源控制的固态高频焊接一体机装置
CN115134189A (zh) * 2022-07-16 2022-09-30 超同步股份有限公司 一种总线切换电路、方法以及电子设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4028607A (en) * 1974-04-22 1977-06-07 Hitachi, Ltd. Inverter control system
CN102355140A (zh) * 2011-09-08 2012-02-15 武汉大学 一种能实现能量回馈的级联多电平逆变电路及其控制方法
CN102710154A (zh) * 2012-03-23 2012-10-03 内蒙古自治区电力科学研究院 主电路基于晶闸管的四象限多电平电流源型变换器
DE102011083330A1 (de) * 2011-09-23 2013-03-28 Siemens Aktiengesellschaft Wechselrichteranordnung für die Photovoltaik
CN104319809A (zh) * 2014-10-29 2015-01-28 特变电工西安电气科技有限公司 基于变压器级联技术的三相光伏逆变装置
CN207559874U (zh) * 2017-11-24 2018-06-29 胡炎申 一种三相电流源逆变器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4028607A (en) * 1974-04-22 1977-06-07 Hitachi, Ltd. Inverter control system
CN102355140A (zh) * 2011-09-08 2012-02-15 武汉大学 一种能实现能量回馈的级联多电平逆变电路及其控制方法
DE102011083330A1 (de) * 2011-09-23 2013-03-28 Siemens Aktiengesellschaft Wechselrichteranordnung für die Photovoltaik
CN102710154A (zh) * 2012-03-23 2012-10-03 内蒙古自治区电力科学研究院 主电路基于晶闸管的四象限多电平电流源型变换器
CN104319809A (zh) * 2014-10-29 2015-01-28 特变电工西安电气科技有限公司 基于变压器级联技术的三相光伏逆变装置
CN207559874U (zh) * 2017-11-24 2018-06-29 胡炎申 一种三相电流源逆变器

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109352161A (zh) * 2018-11-27 2019-02-19 保定市卓思恒畅电器有限公司 一种由开关电源控制的固态高频焊接一体机装置
CN109352161B (zh) * 2018-11-27 2024-02-02 保定市卓思恒畅电器有限公司 一种由开关电源控制的固态高频焊接一体机装置
CN115134189A (zh) * 2022-07-16 2022-09-30 超同步股份有限公司 一种总线切换电路、方法以及电子设备

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