[实用新型]一种高频双向隔离系统有效

专利信息
申请号: 201420634170.0 申请日: 2014-10-29
公开(公告)号: CN204168144U 公开(公告)日: 2015-02-18
发明(设计)人: 郭文明;陈雷;兰越前 申请(专利权)人: 国家电网公司;国网智能电网研究院;中电普瑞科技有限公司
主分类号: H02M3/335 分类号: H02M3/335
代理公司: 北京安博达知识产权代理有限公司 11271 代理人: 徐国文
地址: 100031 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 高频 双向 隔离 系统
【说明书】:

技术领域

实用新型属于电力电子技术领域,具体涉及一种高频双向隔离系统。

背景技术

在电力电子系统中,一些变流领域中的装置或设备,其输入、输出一般是是一个变化范围较大的,甚至波动很大的源、而其输出是一个波动很小,相对固定的值,因此要求其内部应具备升降压功能。在工业和民用领域有些场所会根据安全、场地需要,要求电力电子装置的输入、输出具备电气隔离、体积小、重量轻的功能;还有一些设备需要根据不同工况,要求既能通过外部电源给其充电、也能给外部负载供能放电,这就要求装置内具备可以实现能量双向传递的功能。以上这些需求,行业通用解决办法就是根据需求单一集成应对。若以上要求都满足时,按照通用搭积木做法,整个系统异常臃肿、庞大且价格昂贵,无法真正满足客户需求,更无市场推广价值。而具备升降压、高隔离功能的单元在以上领域和行业变流装置中又处于核心位置,要求其应具有高可靠性、高转换效率、体积小、重量轻,输入、输出高电气隔离、能量可以双向传递功能。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足,本实用新型提供了一种高频双向隔离系统,解决了电力电子系统变流领域中,要求同时具备高频隔离、能量双向流动、升降压的矛盾,具有极强的创新性。该拓扑的应用会有效提高整个系统的集成度和稳定性,易同时满足系统高频隔离、能量双向传递、升降压功能、具有体积小、重量轻的特点;可为市面上主流的变流装置如光伏并网逆变器、离网逆变器、储能双向逆变器、风力变流器,直流变换器,提供所需的电压等级;实现能量的高效、精准、按需传递。具有较强的创新性,会有助于在电力电子系统变流领域中的革新应用,有望带来较大的经济效益和社会效益。

为了实现上述目的,本实用新型采取如下方案:

本实用新型提供一种高频双向隔离系统,所述系统包括低压侧单元、高频双向隔离变压器和高压侧单元;所述低压侧单元连接所述高频双向隔离变压器的低压端,所述高压侧单元连接所述高频双向隔离变压器的高压端。

所述低压侧单元包括低压直流支撑电容C1、高频电力场效应晶体管T5、高频电感L1、 高频电感L2、电力场效应晶体管T1和电力场效应晶体管T2。

所述低压直流支撑电容C1的正极连接高频电力场效应晶体管T5的源极,其负极接地;所述高频电力场效应晶体管T5的漏极同时连接高频电感L1和高频电感L2的一端,高频电感L1和高频电感L2的另一端分别连接电力场效应晶体管T1和电力场效应晶体管T2的漏极,同时电力场效应晶体管T1和电力场效应晶体管T2的源极分别和高频隔离变压器的低压端相连,电力场效应晶体管T1和电力场效应晶体管T2的源极均接地。

所述高频电力场效应晶体管T5为N沟通增强型电力场效应管,其工作频率达20lHz以上,且内部设有续流二极管。

所述电力场效应晶体管T1和电力场效应晶体管T2均为N沟通增强型电力场效应管,两者的工作频率高达20lHz以上,且内部分别设有续流二极管。

所述高频双向隔离变压器分为低压端和高压端,所述高频隔离变压器可耐受至少20kHz的高频交流电压,其变比为1:1;所述高频隔离变压器低压端和高压侧均耐受3000lV以上工频高压冲击,工作海拔高度不低于3000米。

所述高压侧单元包括隔直电容C4、可关断电力电子器件T3、可关断电力电子器件T4、高压直流支撑电容C2和高压直流支撑电容C3。

所述隔直电容C4串联在高频隔离变压器高压侧,所述可关断电力电子器件T3的发射极与可关断电力电子器件T4的集电极相连,同时和高频隔离变压器高压侧相连,可关断电力电子器件T4的发射极接地;所述高压直流支撑电容C2的正极连接可关断电力电子器件T3的集电极,其负极通过隔直电容C4连接高频隔离变压器高压侧,同时连接高压直流支撑电容C3的正极,所述高压直流支撑电容C3的负极接地。

所述隔直电容C4采用可耐高频纹波冲击的金属膜电容。

所述可关断电力电子器件T3和可关断电力电子器件T4均包括绝缘门极双极性晶体管和与绝缘门极双极性晶体管反并联的续流二极管。

所述高压直流支撑电容C2和高压直流支撑电容C3均包括多个并联的单体电容,且高压直流支撑电容C2和高压直流支撑电容C3内部的单体电容数量相等;所述单体电容采用电解电容或薄膜电容。

与现有技术相比,本实用新型的有益效果在于:

1、解决了电力电子系统变流领域中,要求同时具备高频隔离、能量双向传递、升降压的矛盾;基于该拓扑的变流装置,将在体积小型化、效率高效化、集成高度化方面带来革新性的变化,对提高系统稳定性有质的飞跃;

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