[发明专利]工频隔离型单级新能源多端口混合功率器件集成逆变器

权利要求书

1.一种工频隔离型单级新能源多端口混合功率器件集成逆变器，其特征在于：这种逆变器的拓扑结构是由一个双输入单输出工频变压器将一个具有输出滤波电感L_f1的新能源n输入单输出双向混合功率器件全桥高频逆变电路、一个具有输出滤波电感L_f2的储能元件单输入单输出双向全桥高频逆变电路和一个输出滤波电容C_f联接构成，n为多输入源的路数、大于1的整数；所述的新能源n输入单输出双向混合功率器件全桥高频逆变电路的每个输入端与n个共地的输入滤器的每个输出端一一对应联接，新能源n输入单输出双向混合功率器件全桥高频逆变电路的输出端与输出滤波电感L_f1、双输入单输出工频变压器的n输入源端口绕组N₁₁相级联，L_f1由外接电感与绕组N₁₁的漏感相串联或仅由绕组N₁₁的漏感实现；所述的储能元件单输入单输出双向全桥高频逆变电路的输入端与输入滤波器输出端相联接、输出端与输出滤波电感L_f2和双输入单输出工频变压器的储能元件端口绕组N₁₂相级联，L_f2由外接电感与绕组N₁₂的漏感相串联或仅由绕组N₁₂的漏感实现；所述的输出滤波电容C_f与双输入单输出工频变压器的输出负载端口绕组N₂相联接；所述的新能源n输入单输出双向混合功率器件全桥高频逆变电路是由两个上桥臂n路分时选择双向混合功率器件电路和两个下桥臂具有单向电压应力双向电流应力的同类功率器件构成，在任意时刻相当于只有一路分时选择双向混合功率器件工作的单输入单输出双向全桥高频逆变电路，左、右上桥臂的n路分时选择双向混合功率器件电路的每一路均由具有单向电压应力双向电流应力的一个IGBT和一个MOSFET的混合功率器件反向串联构成且IGBT器件的发射极和MOSFET器件的源极相联接，左、右上桥臂的n路IGBT器件的集电极均与n路输入滤波器的输出端一一对应连接，左上桥臂的n路MOSFET器件的漏极均与左下桥臂具有单向电压应力双向电流应力的功率器件的集电极和输出滤波电感L_f1的一端相联接，右上桥臂的n路MOSFET器件的漏极均与右下桥臂具有单向电压应力双向电流应力的功率器件的集电极和双输入单输出工频变压器的绕组N₁₁的一端相联接，输出滤波电感L_f1的另一端与双输入单输出工频变压器的绕组N₁₁的另一端相联接，下桥臂的两个具有单向电压应力双向电流应力的同类功率器件的发射极均与n路输入源的负极性端相联接；n输入单输出双向混合功率器件全桥高频逆变电路的左、右上桥臂n个IGBT器件的电压应力均分别为U_i1、U_i2、…、U_in，左、右上桥臂n个MOSFET器件的电压应力均分别为(U_imax-U_i1)、(U_imax-U_i2)、…、(U_imax-U_in)，下桥臂两个同类功率器件的电压应力均为U_imax,U_imax＝max(U_i1，U_i2，…，U_in),储能元件单输入单输出双向全桥高频逆变电路的四个功率器件的电压应力均为储能元件电压U_b；所述的逆变器的n路输入源U_i1、U_i2、…、U_in的占空比调节范围小，在一个开关周期内按U_i1、U_i2、…、U_in先后次序分时向负载供电，仅适用于多输入源电压U_imax-U_imin≤200V且U_i1、U_i2、…、U_in的变化范围小于1.5倍的场景，U_imin＝min(U_i1、U_i2、…、U_in)。

2.根据权利要求1所述的工频隔离型单级新能源多端口混合功率器件集成逆变器，其特征在于：这种逆变器采用具有储能元件直流端口全桥高频逆变电路输出电压独立控制环路的输入电流瞬时值反馈最大功率跟踪环路和多输入源最大输出功率限制环路的限功率能量管理SPWM控制策略；第1、2、…、n路输入源的电流反馈信号I_i1f、I_i2f、…、I_inf分别与第1、2、…、n路输入源经最大功率点计算后得到的基准电流信号I_i1r、I_i2r、…、I_inr经比例积分误差放大器比较放大，输出误差放大信号I_1e、I_2e、…、I_ne分别与正弦同步信号相乘、再通过加法器输出i_1e、i_1e+i_2e、…、i_1e+i_2e+…+i_ne信号，逆变器输出电压反馈信号u_of与基准正弦电压u_r经比例积分误差放大器比较放大输出误差放大信号u_e，i_1e、i_1e+i_2e、…、i_1e+i_2e+…+i_ne和u_e均与逆变器输出电压正、负半周分别为正、负极性的锯齿形载波u_c交截并经输出电压选通信号和适当的逻辑变换电路后输出n输入单输出混合功率器件全桥高频逆变电路功率开关的控制信号u_gs11a(u_gs11b)、u_gs21a(u_gs21b)、…、u_gsn1a(u_gsn1b)、u_gs12a(u_gs12b)、u_gs22a(u_gs22b)、…、u_gsn2a(u_gsn2b)u_gs3、u_gs4和储能元件单输入单输出全桥高频逆变电路功率开关的控制信号u_gsb1、u_gsb2、u_gsb3、u_gsb4。