[发明专利]一种基于磁耦合的三相逆变器

说明书

本发明涉及一种基于磁耦合的三相逆变器，属于逆变器技术领域，解决了现有技术控制方法过于复杂、可靠性较低的问题。该三相逆变器包括逆变电路一、逆变电路二、前级负耦合电路和后级正耦合电路。其中，逆变电路一产生三相电流信号一，逆变电路二产生与三相电流信号一相位相同但调制载波相位相差180°的三相电流信号二，前级负耦合电路将三相电流信号一和三相电流信号二进行差模耦合，后级正耦合电路，对差模耦合结果进行信号整合，获得三相交流电信号，并将其传输至外部负载电路。本发明在实现逆变扩容的同时，通过前级负耦合电路降低逆变电路之间的环流，利用后级正耦合电路降低逆变器输出滤波电感体积，控制方法简单、可靠性较高。

技术领域

本发明涉及逆变器技术领域，尤其涉及一种基于磁耦合的三相逆变器。

背景技术

目前，大功率逆变器的应用需求不断增加。但由于受到开关器件开关频率的限制，大功率逆变器的输出滤波电感和电容的体积、重量和损耗都在不断增加，同时还带来系统动态响应恶化、功率因素降低以及谐波电流增加等不良影响。

为了解决上述问题，现有技术采用中点电位钳位(NPC)结构的三电平变换器，其能够降低开关管电压应力，减小输出滤波电感，但其控制方法较为复杂，且可靠性较低。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种基于磁耦合的三相逆变器，用以解决现有技术控制方法过于复杂、可靠性较低的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种基于磁耦合的三相逆变器，包括逆变电路一、逆变电路二、前级负耦合电路、后级正耦合电路；

所述逆变电路一，用于根据输入的正向直流电信号，获得三相电流信号一，并将其传输至前级负耦合电路的同名输入端；

所述逆变电路二，用于根据输入的负向直流电信号，获得与上述三相电流信号一相位相同但调制载波相位相差180°的三相电流信号二，并将其传输至前级负耦合电路的非同名输入端；

所述前级负耦合电路，用于将所述三相电流信号一和所述三相电流信号二进行差模耦合，将差模耦合结果传输至后级正耦合电路；

所述后级正耦合电路，用于对所述差模耦合结果进行信号整合，获得最终三相交流电信号输出，并将其传输至外部负载电路。

上述技术方案的有益效果如下：现有三相逆变器的并联技术多是经LC滤波并联后通过软件控制算法实现并联后的均流，而上述技术方案采用磁耦合的交错并联方式，在不影响主功率通道(即逆变电路1和逆变电路2形成的功率通道)阻抗特性的前提下，其硬件对均流环路具有足够的高阻抗特性，从而解决了逆变器环流抑制问题，替代了现有技术中复杂的软件控制算法。同时，采用交错并联方式也能够提高了逆变器并联后的等效开关频率，进而降低主功率通道所需要的滤波感量。并且，耦合电路采用两级，前级负耦合电路将电感负向耦合(即产生差模电感)，目的是倍增差模感量，降低两个逆变电路之间的环流(即俩逆变电路之间的差模电流)，后级正耦合电路将电感正向耦合(即产生共模电感)，目的为主功率通道提供所需要的电感感量；输出电压呈现三电平，大幅减小了后续设计中输出滤波电感和电容的体积和重量。上述技术方案在实现逆变扩容的同时，可以降低逆变电路之间的环流，减小三相逆变器输出滤波电感的体积，降低输出波形的谐波含量以及功率器件的开关损耗。由于两逆变电路调制载波互差180°，当两逆变电路的输出信号电平相等时，并联后将输出最大电平；当两逆变电路输出信号电平一高一低时，并联后将输出0.5倍的最大电平；当两逆变电路输出信号电平均为0时，并联后的电路将输出0电平，最终实现三电平状态输出，起到倍频作用。

基于上述设备的另一个实施例中，基于磁耦合的三相逆变器还包括信号调理电路，所述信号调理电路的输入端与后级正耦合电路的输出端连接；

所述信号调理电路，用于对所述后级正耦合电路输出的三相交流电信号进行信号调理，获得最终优化后的三相交流电信号输出，并将其传输至负载电路。