一种多端口逆变器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子变换器技术领域，特别是直流-交流电能变换技术领域。
【背景技术】
[0002]逆变器能够实现直流电源与交流负载或者交流电网之间的双向能量传输与变换，在可再生能源发电、智能电网、电动汽车、航空航天等领域具有广泛的用途。
[0003]传统的逆变器只包含一个直流输入端口和一个交流输出端口，即只能实现一个直流输入源和一个交流负载或交流电网之间的功率变换。然而，在可再生能源发电、智能电网、储能等功率系统中，通常需要将多个直流输入源与逆变器相连。例如:分布式光伏并网发电系统中，需要将多个分布式光伏电源与逆变器相连；家庭光储一体供电系统中，需要将光伏和蓄电池同时与逆变器相连；分布式储能系统中则需要将多个储能设备与逆变器相连。为了实现上述目的，已有的解决方案是将各个独立的直流输入源先通过直流变换器连接到一条公共的直流母线，再将逆变器与该公共直流母线相连，从而解决多个独立的直流输入源与逆变器连接的问题。但是，这种解决方案需要采用额外的直流变换器，不仅增加了系统的成本、体积和重量，而且增加了系统功率变换的损耗、降低了系统效率。
[0004]文献“DongsenSun，Baoming Ge，ffeihua Liang, Haitham Abu-Rub，and FangZheng Peng.An Energy Stored Quasi—Z—Source Cascade Multilevel Inverter-BasedPhotovoltaic Power Generat1n System[J].1EEE Transact1ns on IndustrialElectronics，2015，62 (9):5458-5467.”提出将多个准Z源逆变器串联的级联型多输入逆变器结构，该逆变器能够实现多个分布式光伏、分布式储能蓄电池的同时接入，但每一个分布式接入模块都需要采用一个独立的准Z源逆变电路，所用有源和无源器件的数量很多，在一定程度上影响了系统的能效比。
【发明内容】
[0005]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种多端口逆变器，用于解决逆变器在多个直流输入源和/或直流母线与交流负载或者交流电网连接时存在的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0007]所述多端口逆变器由N个功率分配模块(1、2……N)、(N+1)个直流输入源(Vinl、Vin2…Vin(N+1))和逆变模块(20)构成，其中N为等于1或者大于1的整数，功率分配模块包括正2而、负2而和0立而。
[0008]当功率分配模块的数量N等于1时，所述第1个功率分配模块(1)的正端连接第一直流输入源(Vinl)的正端，第1个功率分配模块(1)的0端连接第二直流输入源(Vin2)的正端，第1个功率分配模块(1)的负端连接逆变模块(20)的正输入端，逆变模块(20)的负输入端连接第一直流输入源(Vinl)的负端和第二直流输入源(Vin2)的负端。
[0009]当功率分配模块的数量N大于1时，所述第1个功率分配模块(1)的正端连接第一直流输入源(νιη1)的正端，所述第N个功率分配模块(N)的负端连接逆变模块(20)的正输入端，N个功率分配模块(1、2……N)中的任意第k个功率分配模块的0端连接第(k+1)直流输入源(Vin(k+1))的正端，k为大于等于1且小于等于N的整数，N个功率分配模块(1、2……N)中的任意第m个功率分配模块的负端连接第(m+1)个功率分配模块的正端，m为大于等于1且小于N的整数，所有(N+1)个直流输入源(νιη1、νιη2...νιη(Ν+1))的负端均与逆变模块(20)的负输入端相连。
[0010]上述功率分配模块采用以下两种方案。
[0011]方案一:所述功率分配模块包括第一功率开关管(SJ和第二功率开关管(S2)，其中第一功率开关管(Sl)的发射极连接第二功率开关管(S2)的集电极和功率分配模块的负端，第一功率开关管(Sl)的集电极连接功率分配模块的正端，第二功率开关管(S2)的发射极连接功率分配模块的0端。
[0012]方案二:所述功率分配模块包括第一功率开关管(SD和第一功率二极管(DJ，其中第一功率开关管(SJ的发射极连接第一功率二极管(DJ的阴极和功率分配模块的负端，第一功率开关管(SJ的集电极连接功率分配模块的正端，第一功率二极管(DJ的阳极连接功率分配模块的0端。
[0013]上述逆变模块(20)采用以下三种方案。
[0014]方案一:所述逆变模块(20)包括第一逆变功率开关管(Su)、第二逆变功率开关管
(Sl2)、第三逆变功率开关管(Sl3)、第四逆变功率开关管(Sl4)、滤波电感(L)、滤波电容(C)以及负载(R)，其中第一逆变功率开关管(Su)的集电极连接第四逆变功率开关管(Sl4)的集电极以及逆变模块(20)的正输入端，第一逆变功率开关管(Su)的发射极连接第二逆变功率开关管(Sl2)的集电极和滤波电感(L)的一端，滤波电感(L)的另一端连接滤波电容(C)的一端和负载(R)的一端，负载(R)的另一端连接滤波电容(C)的另一端、第二逆变功率开关管(Sl2)的发射极和第四逆变功率开关管(Sl4)的集电极，第四逆变功率开关管(Sl4)的发射极连接第二逆变功率开关管(Sl2)的发射极和逆变模块(20)的负输入端。
[0015]方案二:所述逆变模块(20)包括第一逆变功率开关管(Su)、第二逆变功率开关管
(Sl2)、第三逆变功率开关管(Sl3)、第四逆变功率开关管(Sl4)、第五逆变功率开关管(Sl5)、第六逆变功率开关管(Sl6)、第一滤波电感㈦)、第二滤波电感(L2)、第三滤波电感(L3)、第一滤波电容(Q)、第二滤波电容(C2)、第三滤波电容(C3)、第一负载況)、第二负载(R2)和第三负载(?)，其中第一逆变功率开关管(Su)的集电极连接第三逆变功率开关管(Sl3)的集电极、第五逆变功率开关管(Sl5)的集电极以及逆变模块(20)的正输入端，第一逆变功率开关管(Su)的发射极连接第二逆变功率开关管(Sl2)的集电极和第一滤波电感(LJ的一端，第三逆变功率开关管(Sl3)的发射极连接第四逆变功率开关管(Sl4)的集电极和第二滤波电感(L2)的一端，第五逆变功率开关管(Sl5)的发射极连接第六逆变功率开关管(Sl6)的集电极和第三滤波电感(L3)的一端，第二逆变功率开关管(Sl2)的发射极连接第四逆变功率开关管(Sl4)的发射极、第六逆变功率开关管(Sl6)的发射极和逆变模块(20)的负输入端，第一滤波电感(D的另一端连接第一滤波电容(Q)的一端、第三滤波电容(c3)的一端、第一负载(?)的一端以及第三负载(r3)的一端，第二滤波电感(l2)的另一端连接第二滤波电容(c2)的一端、第一滤波电容(Q)的另一端、第二负载(?)的一端和第一负载(?)的另一端，第三滤波电感(l3)的另一端连接第二滤波电容(c2)的另一端、第三滤波电容(c3)的另一端、第二负载(r2)的另一端和第三负载(r3)的另一端。
[0016]方案三:所述逆变模块(20)包括第一逆变功率开关管(Su)、第二逆变功率开关管
(Sl2)、第三逆变功率开关管(Sl3)、第四逆变功率开关管(Sl4)、第一逆变功率二极管(Du)、第二逆变功率二极管(Dl2)、第一滤波电感(LJ、第二滤波电感(L2)、滤波电容(C)和负载(R)，其中第一逆变功率开关管(Su)的集电极连接第三逆变功率开关管(Sl3)的集电极和逆变模块(20)的正输入端，第一逆变功率开关管(Su)的发射极连接第一逆变功率二极管(Du)的阴极和第一滤波电感(LJ的一端，第二逆变功率开关管(Sl2)的发射极连接第二逆变功率二极管(Dl2)的阴极和第二滤波电感(L2)的一端，第一滤波电感(Q)的另一端连接滤波电容(C)的一端、负载(R)的一端、和第四逆变功率开关管(Sl4)的集电极，第二滤波电感(L2)的另一端连接滤波电容(C)的另一端、负载(R)的另一端和第二逆变功率开关管(Sl2)的集电极，第二逆变功率开关管(Sl2)的发射极连接第四逆变功率开关管(Sl4)的发射极、第一逆变功率二极管(Du)的阳极、第二逆变功率二极管(Dl2)的阳极和逆变模块(20)的负输入端。
[0017]上述(N+1)个直流输入源(Vinl、Vin2-Vin{N+1))的电压满足以下关系:直流输入源(νιη1、νιη2...νιη_)中的任意第k个直流输入源(Vink)的电压都不低于第(k+1)个直流输入源(Vin(k+1))的电压，其中k为大于等于1小于等于N的整数。
[0018]有益效果:
[0019](1)本发明能够同时提供多个直流功率端口和一个交流功率端口，能够同时实现多个独立的直流输入源与交流负载或者交流电网之间的功率传输与控制，实现了多个逆变器的功能，具有集成度高、功率密度高、成本低等优点；
[0020](2)相比于采用多个独立的逆变器的方案，本发明不仅大幅减少了所用功率开关管的数量，而且减少了滤波器电感、电容等无源器件的数量，降低了系统成本、提高了功率密度；
[0021](3)本发明任意直流输入功率端口与交流输出端口之间都能够实现单级功率变换，变换效率高；
[0022](4)本发明多输入逆变器中开关管承受的电压应力低，因此可以采用具有更优开关和导通性能的低耐压功率开关器件，不仅可以降低成本，而且可以提高逆变器的效率。
【附图说明】
[0023]图1是本发