[发明专利]双向绝缘型DC/DC转换器及智能电网

说明书

双向绝缘型DC/DC转换器(1)具备第1单相三电平逆变器(INV‑A)、第2单相三电平逆变器(INV‑B)、绝缘型变压器(3)。第1单相三电平逆变器(INV‑A)基于从第1直流电路(5)接受的第1直流电压，在输出端子(1a、1b)间生成交流电压(VA)。第2单相三电平逆变器(INV‑B)基于从第2直流电路(6接受的第2直流电压，在输出端子(2a、2b)之间生成第2交流电压(VB)。绝缘型变压器3包括从输出端子(1a、1b)接受第1交流电压(VA)的初级绕组(3a)和从输出端子(2a、2b)接受第2交流电压(VB)的次级绕组(3b)。

技术领域

本发明涉及双向绝缘型DC/DC转换器及具备该转换器的智能电网。

背景技术

在具备多个直流电力系统的智能电网中，需要从直流电力有剩余的直流电力系统向直流电力不足的直流电力系统供给直流电力。另外，在直流电力系统中，存在直流电力剩余时和不足时，因此直流电压发生变动。

为了不受直流电压的变动的影响而稳定地供给直流电力，提出了在2个直流电源系统之间设置双向绝缘型DC/DC转换器的结构。作为双向绝缘型DC/DC转换器，有具备通过绝缘型变压器而结合的2个逆变器的结构(例如，参照非专利文献1及2)。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：川田良另外，其他4名、“双方向絶縁形DC/DCコンバータの新しい制御方式－変圧器の巻数比以上の出力電圧が可能な制御方式－”、JIPE-39-18、パワーエレクトロニクス学会誌VoL.39(2014.3)

非专利文献2：中林编娟、其他2名、1次側/2次側位相シフト制御複合谐振形ZVS－PWM双方向DC－DCコンバータ－電力制御原理とその実験評価－”、JIPE39-16、パワーエレクトロニクス学会誌VoL.39(1420.3)

发明内容

发明所要解决的课题

非专利文献1和2中记载的双向绝缘型DC/DC转换器中，2个逆变器分别由两电平逆变器构成。由于两电平逆变器在输出交流电压中具有高次谐波成分，因此存在因该高次谐波成分导致输出交流电流的失真变大、结果转换效率降低的问题。

作为抑制这样的输出交流电流的高次谐波成分的对策，在非专利文献2中提出了对绝缘型变压器的初级绕组串联地连接由电抗器和电容器构成的串联谐振电路的技术。

根据上述技术，通过将本来只需额定值的20～30％程度的电抗器增大至120～130％程度、且与其中的100％的电抗值谐振的电容器，将有效的电抗值收敛于20～30％程度。

但是，根据非专利文献2所记载的技术，虽然能够通过增大电抗器来降低高次谐波成分，但产生导致装置大型化的问题。另外，由于在串联谐振电路中产生损失，因此产生无法获得转换效率的大幅改善的课题。

本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于提供一种能够以小型的结构抑制高次谐波成分的双向绝缘型DC/DC转换器。

用于解决课题的手段

根据本发明的一个方面，双向绝缘型DC/DC转换器在第1及第2直流电源之间进行直流电力的接受和供给。双向绝缘型DC/DC转换器具备第1单相三电平逆变器、第2单相三电平逆变器及绝缘型变压器。第1单相三电平逆变器基于从第1直流电路接受的第1直流电压，在第1输出端子与第2输出端子之间生成第1交流电压。第2单相三电平逆变器基于从第2直流电路受到的第2直流电压，在第3输出端子与第4输出端子之间生成第2交流电压。绝缘变压器包括从第1输出端子和第2输出端子接收第1交流电压的初级绕组和从第3输出端子和第4输出端子接收第2交流电压的次级绕组。

发明效果