江苏徐电建设集团有限公司;中南大学李倩获国家专利权
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龙图腾网获悉江苏徐电建设集团有限公司;中南大学申请的专利一种基于耦合电感的Heric逆变器软开关拓扑及其调制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118971658B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411064611.2,技术领域涉及:H02M7/5387;该发明授权一种基于耦合电感的Heric逆变器软开关拓扑及其调制方法是由李倩;韩宇;姜利;王辉;闫柏林;孙尧设计研发完成,并于2024-08-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于耦合电感的Heric逆变器软开关拓扑及其调制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于耦合电感的Heric逆变器软开关拓扑及其调制方法,本发明中的软开关拓扑主要由Heric逆变器和软开关辅助电路组成。其中软开关辅助电路包含耦合电感,辅助电感以及辅助桥臂;所述耦合电感由一个小电感与一个主滤波电感耦合组成;所述辅助电感为一个与耦合电感串联的小电感;其中耦合电感与辅助电感都为对称结构。所述的软开关辅助桥臂为一个双向开关,一般由两个单向开关反向串联组成;所述的调制策略为借助软开关辅助桥臂与耦合电感实现软开关条件的调制策略。本发明将Heric逆变器和软开关辅助电路相结合,一方面解决了并网逆变器漏电流带来的可靠性问题,另一方面可实现并网逆变器的软开关运行,从而改善了运行效率。
本发明授权一种基于耦合电感的Heric逆变器软开关拓扑及其调制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于耦合电感的Heric逆变器软开关拓扑的调制方法,所述基于耦合电感的Heric逆变器软开关拓扑,包括逆变桥、Heric辅助桥臂、两个辅助电感La、两个耦合电感Lc、软开关辅助桥臂、两个主滤波电感L;逆变桥包括由开关S1和开关S2串联构成的第一桥臂以及由开关S3和开关S4串联构成的第二桥臂,第一桥臂的串联连接点为A点,第二桥臂的串联连接点为B点;Heric辅助桥臂包括串联连接的开关S5和开关S6,Heric辅助桥臂的第一端和第二端分别与A点和B点连接,Heric辅助桥臂的第一端、第一个辅助电感La、第一个耦合电感Lc、第一个主滤波电感L、交流电源Vg、第二个主滤波电感L、第二个耦合电感Lc、第二个辅助电感La、Heric辅助桥臂的第二端依次串联;软开关辅助桥臂由开关S7和开关S8反向串联而成,软开关辅助桥臂的两端分别跨接在第一个耦合电感Lc和第一个主滤波电感L的串联连接点与第二个耦合电感Lc和第二个主滤波电感L的串联连接点之间;二极管DS1-DS6为开关S1-S6的寄生二极管,电容CS1-CS4为开关S1-S4的寄生电容; 其特征在于,电网正半周期的工作过程如下,开关S1和S4高频动作,S2和S3处于关断状态,S6处于恒开通状态,S7处于恒关断状态,S5和S8在开关S1和S4开通前需要提前导通以迫使辅助电感La的电流反向,以提供开关S1和S4零电压开通的条件,电网正半周期内共包含七种工作状态,电网负半周期逆变器工作原理类似,具有对称性; 模态1时间段[0-t1],此阶段开关S和S导通,逆变器主滤波电感L与辅助电感L串联,能量由直流侧传递至交流侧,电感电流在直流侧电压下不断上升,解得电流变化过程如下所示: 模态2时间段[t-t],此阶段为逆变桥臂死区换流前的一个时间段,此阶段开关S和S关断,由于电感电流不能突变,因此电感电流流经开关寄生电容,寄生电容CS1,CS4充电,能量由直流侧传递至寄生电容以及交流侧,寄生电容CS1,CS4充电,两端电压不断上升,解得电流变化过程如下所示: 模态3时间段[t-t],此阶段为辅助电感电流iLa反向前开始的一个极短时间段,此阶段开关S开通,辅助电感电流iLa继续减小,此阶段电感中能量传递至交流侧,在电网侧电压的作用下电感电流不断减小,此阶段内电流变化过程如下所示: 模态4时间段[t-t],此阶段为辅助电感电流iLa反向前的一个时间段,此阶段开关S开通,随着S的开通,耦合电感L原边以及交流电网不再与耦合电感L副边以及辅助电感L串联,辅助电感电流iLa仅在耦合电感Lc感应电压的作用下继续减小直至为零,此阶段能量由电网传递至辅助电感La,对辅助电感La以及耦合电感Lc副边而言,电网电压不直接起作用,仅有耦合电感Lc副边感应出的电压作用在辅助电感La以及耦合电感Lc副边,使流经其的电流iLa迅速下降至小于零,而原边电感在电网电压的作用下电流缓慢下降,此阶段内电流变化过程如下所示: ; 模态5时间段[t4-t5],此阶段为辅助电感电流iLa反向后的一个极短时间段,此阶段S5开通,为反向后的辅助电感电流iLa提供续流通道,辅助电感电流iLa在耦合电感Lc感应电压的作用下继续反向增大,此阶段开始时辅助电感电流iLa为零且有继续减小的趋势,开关S5的开通为其提供了反向流通路径,因此此阶段iLa向负方向继续增大,此阶段内电流变化过程如下所示: ; 模态6时间段[t5-t6],此阶段为开关S1和S4导通前的一个极短时间段,此阶段S5关断,由于电感电流不能突变,流经辅助电感电流iLa只能流经寄生电容CS1,CS4进行续流,从而对CS1,CS4进行放电,为后续开通提供ZVS条件,此时iLa达到其反向最大值,由于S5的关断,iLa只能流经寄生电容CS1和CS4进行续流,由此对寄生电容进行放电,当寄生电容放电完毕后S1和S4导通,实现了开关ZVS开通,此阶段内电流变化过程如下所示: ; 模态7,时间段[t6-t8],此阶段为开关S1和S4导通后的时间段,此阶段iLa的增加速度远大于iL的增加速度,因此ia不断减小,当ia减小至零时开关S8关断,从而实现了ZCS关断开关S1和S4在此阶段开始时开通,由于其寄生电容在前一阶段已经放电完毕,因此实现了ZVS开通,此阶段内由于直流侧电压的作用,iLa向着正方向迅速增大,且由于耦合电感Lc原边电感值远大于辅助电感La以及耦合电感Lc副边电感值,iLa上升速度大于iL,因此流经软开关辅助桥臂的电流ia不断减小,减小至零时开关S8关断,此阶段结束。
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