CN220325525U - 一种裂相逆变器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种裂相逆变器，包括直流逆变电路、滤波整形电路和交流输出电路。直流逆变电路包括第一逆变开关网络和第二逆变开关网络，用于将一直流电源输出的直流电进行逆变以获取第一交流电和第二交流电。滤波整形电路包括第一电容、第二电容和差模电感器，用于对第一交流电和第二交流电的电流差值进行抑制作用。交流输出电路用于将第一交流电和第二交流电串联后作为裂相逆变器的输出。由于差模电感对流经它的两路电流的差值有抑制作用，因此可以有效抑制裂相逆变器电流不平衡，从而有效抑制裂相逆变器的输出功率不平衡。
Description
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，具体涉及一种裂相逆变器。
背景技术
裂相逆变器是一种能够同时输出多路串联交流电的电路。请参考图1，为一种裂相逆变器的电路结构示意图，包括直流逆变电路1、滤波整形电路2和交流输出电路3，其中，直流逆变电路1包括第一逆变开关网络11和第二逆变开关网络12，一般第一逆变开关网络11和第二逆变开关网络12分别包括四个功率开关管，通过对每个功率开关管的开关控制实现对第一直流电源VDC的逆变，以输出第一交流电VAC1和第二交流电VAC2。第一交流电VAC1和第二交流电VAC2之间通过公共输出连接点N串联后输出第三交流电VAC3。裂相逆变器在运行的过程中，容易出现因两路（第一交流电VAC1和第二交流电VAC2）输出电流不平衡导致的正负输出功率不平衡的技术问题，会影响到裂相逆变器的正常运行及功率分配，严重时将导致裂相逆变器停止工作，因此需要对裂相逆变器的输出电流不平衡进行抑制，从而抑制输出功率的不平衡。
实用新型内容
本申请主要解决的技术问题是如何抑制裂相逆变器输出功率不平衡的技术问题。
根据第一方面，一种实施例中提供一种裂相逆变器，包括：
直流逆变电路，包括第一逆变开关网络和第二逆变开关网络；所述第一逆变开关网络和第二逆变开关网络用于将一直流电源输出的直流电进行逆变，以获取第一交流电VAC1和第二交流电VAC2；所述第一逆变开关网络和第二逆变开关网络分别包括第一交流输出端和第二交流输出端；
滤波整形电路，包括第一电容C10、第二电容C11和差模电感器L；
所述第一电容C10的一端与所述第一逆变开关网络的第一交流输出端连接，所述第一电容C10的另一端与所述差模电感器L连接；
所述第二电容C11的一端与所述第二逆变开关网络的第二交流输出端连接，所述第二电容C11的另一端与所述差模电感器L连接；
所述差模电感器L包括第一连接端、第二连接端、第三连接端和绕在同一磁芯上串联连接且结构相同的两个子电感；两个所述子电感的串联连接端作为所述差模电感器L的第一连接端，两个所述子电感串联后的两端分别作为所述差模电感器L的第二连接端和第三连接端；所述差模电感器L的第一连接端与所述第一逆变开关网络的第二交流输出端和第二逆变开关网络的第一交流输出端连接，所述差模电感器L的第二连接端与所述第一电容C10连接，所述差模电感器L的第三连接端与所述第二电容C11连接；所述滤波整形电路用于通过所述差模电感器L对所述第一逆变开关网络和所述第二逆变开关网络输出的所述第一交流电VAC1和所述第二交流电VAC2的电流差值进行抑制作用；
交流输出电路，包括第一输出端、第二输出端和串联连接端；所述交流输出电路的第一输出端与所述第一逆变开关网络的第一交流输出端连接，所述交流输出电路的第二输出端与所述第二逆变开关网络的第二交流输出端连接，所述交流输出电路的串联连接端与所述差模电感器L的第一连接端连接；所述交流输出电路用于通过所述串联连接端将所述第一交流电VAC1和所述第二交流电VAC2串联，以获取第三交流电VAC3，并用于作为所述裂相逆变器的输出。
一实施例中，所述直流逆变电路还包括串联连接的第三电容C20和第四电容C21，串联后的公共连接端与所述差模电感器L的第一连接端连接，串联后的一端与所述直流电源的正输出端连接，串联后的另一端与所述直流电源的负输出端连接。
一实施例中，所述第一逆变开关网络和所述第二逆变开关网络分别还包括直流正输入端和直流负输入端；所述第一逆变开关网络的直流正输入端与所述直流电源的正输出端连接，所述第一逆变开关网络的直流负输入端与所述差模电感器L的第一连接端连接；所述第二逆变开关网络的直流正输入端与所述差模电感器L的第一连接端连接，所述第二逆变开关网络的直流负输出端与所述直流电源的负输入端连接。
一实施例中，所述第一逆变开关网络和所述第二逆变开关网络分别还包括直流正输入端和直流负输入端；所述第一逆变开关网络的直流正输入端与所述直流电源的正输出端连接，所述第一逆变开关网络的直流负输入端与所述直流电源的负输出端连接；所述第二逆变开关网络的直流正输入端与所述直流电源的正输出端连接，所述第二逆变开关网络的直流负输入端与所述直流电源的负输出端连接。
一实施例中，所述直流电源包括第一直流输出电源VDC1和第二直流输出电源VDC2；所述第一直流输出电源VDC1的正输出端和负输出端分别与所述第三电容C20的两端连接，所述第二直流输出电源VDC2的正输出端和负输出端分别与所述第四电容C21的两端连接。
一实施例中，所述第一逆变开关网络和所述第二逆变开关网络分别还包括直流正输入端和直流负输入端；所述第一逆变开关网络的直流正输入端与所述第一直流输出电源VDC1的正输出端连接，所述第一逆变开关网络的直流负输入端与所述第一直流输出电源VDC1的负输出端连接；所述第二逆变开关网络的直流正输入端与所述第二直流输出电源VDC2的正输出端连接，所述第二逆变开关网络的直流负输入端与所述第二直流输出电源VDC2的负输出端连接。
一实施例中，所述滤波整形电路还包括至少一个所述差模电感器L。
依据上述实施例的裂相逆变器，由于滤波整形电路中的差模电感对流经它的两路电流的差值有抑制作用，因此可以有效抑制裂相逆变器电流不平衡，从而有效抑制裂相逆变器的输出功率不平衡。
附图说明
图1为一种裂相逆变器的电路结构示意图；
图2为一种实施例中单机双母线裂相逆变器的电路结构示意图；
图3为一种实施例中单机共母线裂相逆变器的电路结构示意图；
图4为一种实施例中双机串联裂相逆变器的电路结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。
在裂相逆变器的输出功率不平衡时，流经两个输出电容的电流值不同，会影响到裂相逆变器的正常运行。在本申请实施例中，在裂相逆变器的两个输出电容之间，增加一个差模电感。由于差模电感对流经它的两路电流的差值有抑制作用，因此可以有效抑制裂相逆变器电流不平衡，从而有效抑制裂相逆变器的输出功率不平衡。
实施例一：
请参考图2，为一种实施例中单机双母线裂相逆变器的电路结构示意图，裂相逆变器包括直流逆变电路1、滤波整形电路2和交流输出电路3。直流逆变电路1包括第一逆变开关网络11和第二逆变开关网络12。第一逆变开关网络11和第二逆变开关网络12用于将一直流电源输出的直流电进行逆变，以获取第一交流电VAC1和第二交流电VAC2。第一逆变开关网络11和第二逆变开关网络12分别包括第一交流输出端和第二交流输出端。滤波整形电路2包括第一电容C10、第二电容C11和差模电感器L。第一电容C10的一端与第一逆变开关网络11的第一交流输出端连接，第一电容C10的另一端与差模电感器L连接。第二电容C11的一端与第二逆变开关网络12的第二交流输出端连接，第二电容C11的另一端与差模电感器L连接。差模电感器L包括第一连接端、第二连接端、第三连接端和绕在同一磁芯上串联连接且结构相同的两个子电感。两个子电感的串联连接端作为差模电感器L的第一连接端，两个子电感串联后的两端分别作为差模电感器L的第二连接端和第三连接端。差模电感器L的第一连接端与第一逆变开关网络11的第二交流输出端和第二逆变开关网络12的第一交流输出端连接，差模电感器L的第二连接端与第一电容C10连接，差模电感器L的第三连接端与第二电容C11连接。滤波整形电路2用于通过差模电感器L对第一逆变开关网络11和第二逆变开关网络12输出的第一交流电VAC1和第二交流电VAC2的电流差值进行抑制作用。交流输出电路3包括第一输出端、第二输出端和串联连接端。交流输出电路3的第一输出端与第一逆变开关网络11的第一交流输出端连接，交流输出电路3的第二输出端与第二逆变开关网络12的第二交流输出端连接，交流输出电路3的串联连接端与差模电感器L的第一连接端连接。交流输出电路3用于通过串联连接端将第一交流电VAC1和第二交流电VAC2串联，以获取第三交流电VAC3，并用于作为裂相逆变器的输出。
一实施例中，直流逆变电路1还包括串联连接的第三电容C20和第四电容C21，串联后的公共连接端与差模电感器L的第一连接端连接，串联后的一端与直流电源的正输出端连接，串联后的另一端与直流电源的负输出端连接。
一实施例中，第一逆变开关网络11和第二逆变开关网络12分别还包括直流正输入端和直流负输入端。第一逆变开关网络11的直流正输入端与直流电源的正输出端连接，第一逆变开关网络11的直流负输入端与差模电感器L的第一连接端连接。第二逆变开关网络12的直流正输入端与差模电感器L的第一连接端连接，第二逆变开关网络12的直流负输出端与直流电源的负输入端连接。
本申请公开的裂相逆变器，包括直流逆变电路、滤波整形电路和交流输出电路。直流逆变电路包括第一逆变开关网络和第二逆变开关网络，用于将一直流电源输出的直流电进行逆变以获取第一交流电和第二交流电。滤波整形电路包括第一电容、第二电容和差模电感器，用于对第一交流电和第二交流电的电流差值进行抑制作用。交流输出电路用于将第一交流电和第二交流电串联后作为裂相逆变器的输出。由于差模电感对流经它的两路电流的差值有抑制作用，因此可以有效抑制裂相逆变器电流不平衡，从而有效抑制裂相逆变器的输出功率不平衡。
实施例二：
请参考图3，为一种实施例中单机共母线裂相逆变器的电路结构示意图，直流逆变电路1的第一逆变开关网络11和第二逆变开关网络12分别还包括直流正输入端和直流负输入端。其中，第一逆变开关网络11的直流正输入端与直流电源的正输出端连接，第一逆变开关网络11的直流负输入端与直流电源的负输出端连接。第二逆变开关网络12的直流正输入端与直流电源的正输出端连接，第二逆变开关网络12的直流负输入端与直流电源的负输出端连接。
实施例三：
请参考图4，为一种实施例中双机串联裂相逆变器的电路结构示意图，直流电源包括第一直流输出电源VDC1和第二直流输出电源VDC2，第一直流输出电源VDC1的正输出端和负输出端分别与第三电容C20的两端连接，第二直流输出电源VDC2的正输出端和负输出端分别与第四电容C21的两端连接。一实施例中，第一逆变开关网络11和第二逆变开关网络12分别还包括直流正输入端和直流负输入端。第一逆变开关网络11的直流正输入端与第一直流输出电源VDC1的正输出端连接，第一逆变开关网络11的直流负输入端与第一直流输出电源VDC1的负输出端连接。第二逆变开关网络12的直流正输入端与第二直流输出电源VDC2的正输出端连接，第二逆变开关网络12的直流负输入端与第二直流输出电源VDC2的负输出端连接。
一实施例中，滤波整形电路中差模电感器的数量可以是一个或者多个，不影响本申请公开的裂相逆变器的功能实现。
现有技术中，裂相逆变器一般采用额外开关电路、软件模拟计算等方式进行输出功率不平衡的抑制，且抑制效果相对有限。在本申请实施例中公开的裂相逆变器，采用硬件的方式实现功率不平衡的抑制，抑制速度更快、抑制效果明显，差模电感成本不高，实现起来简单。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (7)
1.一种裂相逆变器，其特征在于，包括：
直流逆变电路，包括第一逆变开关网络和第二逆变开关网络；所述第一逆变开关网络和第二逆变开关网络用于将一直流电源输出的直流电进行逆变，以获取第一交流电VAC1和第二交流电VAC2；所述第一逆变开关网络和第二逆变开关网络分别包括第一交流输出端和第二交流输出端；
滤波整形电路，包括第一电容C10、第二电容C11和差模电感器L；
所述第一电容C10的一端与所述第一逆变开关网络的第一交流输出端连接，所述第一电容C10的另一端与所述差模电感器L连接；
所述第二电容C11的一端与所述第二逆变开关网络的第二交流输出端连接，所述第二电容C11的另一端与所述差模电感器L连接；
所述差模电感器L包括第一连接端、第二连接端、第三连接端和绕在同一磁芯上串联连接且结构相同的两个子电感；两个所述子电感的串联连接端作为所述差模电感器L的第一连接端，两个所述子电感串联后的两端分别作为所述差模电感器L的第二连接端和第三连接端；所述差模电感器L的第一连接端与所述第一逆变开关网络的第二交流输出端和第二逆变开关网络的第一交流输出端连接，所述差模电感器L的第二连接端与所述第一电容C10连接，所述差模电感器L的第三连接端与所述第二电容C11连接；所述滤波整形电路用于通过所述差模电感器L对所述第一逆变开关网络和所述第二逆变开关网络输出的所述第一交流电VAC1和所述第二交流电VAC2的电流差值进行抑制作用；
交流输出电路，包括第一输出端、第二输出端和串联连接端；所述交流输出电路的第一输出端与所述第一逆变开关网络的第一交流输出端连接，所述交流输出电路的第二输出端与所述第二逆变开关网络的第二交流输出端连接，所述交流输出电路的串联连接端与所述差模电感器L的第一连接端连接；所述交流输出电路用于通过所述串联连接端将所述第一交流电VAC1和所述第二交流电VAC2串联，以获取第三交流电VAC3，并用于作为所述裂相逆变器的输出。
2.如权利要求1所述的裂相逆变器，其特征在于，所述直流逆变电路还包括串联连接的第三电容C20和第四电容C21，串联后的公共连接端与所述差模电感器L的第一连接端连接，串联后的一端与所述直流电源的正输出端连接，串联后的另一端与所述直流电源的负输出端连接。
3.如权利要求2所述的裂相逆变器，其特征在于，所述第一逆变开关网络和所述第二逆变开关网络分别还包括直流正输入端和直流负输入端；所述第一逆变开关网络的直流正输入端与所述直流电源的正输出端连接，所述第一逆变开关网络的直流负输入端与所述差模电感器L的第一连接端连接；所述第二逆变开关网络的直流正输入端与所述差模电感器L的第一连接端连接，所述第二逆变开关网络的直流负输出端与所述直流电源的负输入端连接。
4.如权利要求2所述的裂相逆变器，其特征在于，所述第一逆变开关网络和所述第二逆变开关网络分别还包括直流正输入端和直流负输入端；所述第一逆变开关网络的直流正输入端与所述直流电源的正输出端连接，所述第一逆变开关网络的直流负输入端与所述直流电源的负输出端连接；所述第二逆变开关网络的直流正输入端与所述直流电源的正输出端连接，所述第二逆变开关网络的直流负输入端与所述直流电源的负输出端连接。
5.如权利要求2所述的裂相逆变器，其特征在于，所述直流电源包括第一直流输出电源VDC1和第二直流输出电源VDC2；所述第一直流输出电源VDC1的正输出端和负输出端分别与所述第三电容C20的两端连接，所述第二直流输出电源VDC2的正输出端和负输出端分别与所述第四电容C21的两端连接。
6.如权利要求5所述的裂相逆变器，其特征在于，所述第一逆变开关网络和所述第二逆变开关网络分别还包括直流正输入端和直流负输入端；所述第一逆变开关网络的直流正输入端与所述第一直流输出电源VDC1的正输出端连接，所述第一逆变开关网络的直流负输入端与所述第一直流输出电源VDC1的负输出端连接；所述第二逆变开关网络的直流正输入端与所述第二直流输出电源VDC2的正输出端连接，所述第二逆变开关网络的直流负输入端与所述第二直流输出电源VDC2的负输出端连接。
7.如权利要求1所述的裂相逆变器，其特征在于，所述滤波整形电路还包括至少一个所述差模电感器L。
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