双功率通路三相交直流变换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子领域，特别是直流-交流电能变换技术领域。
【背景技术】
[0002]交直流变换器包括逆变器和整流器，是实现直流-交流电能转换的功率变换装置，按照输出电压的相数来分，交直流变换器可以分为单相和三相两类。相比于单相交直流变换器，三相交直流变换器具有直流侧功率脉动小、直流电压利用率高、功率容量大等优势，在大功率可再生能源并网发电、大功率电机驱动、智能微网、电力系统、不间断电源供电等国民经济的各个领域具有非常广泛的应用。
[0003]传统的三相交直流变换器仅包含一个直流输入端和一个三相交流输出端，即只能实现一个直流输入源和一个三相交流负载或者三相交流电网之间的功率变换。然而，在可再生能源发电、不间断电源供电等应用场合中，通常需要实现多个直流输入源与交流负载或者交流电网之间的直流-交流电能变换。例如，分布式光伏发电系统中需要将各个分布式光伏发电电源与逆变器相连;光储一体化供电系统中，需要同时将蓄电池和光伏发电电源与逆变器相连;不间断电源供电系统中需要将多个备用电源与逆变器相连以增加供电系统的可靠性与安全性。为了实现上述目的，通常的解决方案是先将各个独立的直流输入源分别与独立的直流变换器相连，再将各个直流变换器的输出并联，从而形成公共的直流母线、作为交直流变换器的直流输入母线，进而实现多个分布式直流输入源与交直流变换器的连接。这种方式一方面需要增加多个直流变换器，增加了系统的体积、成本和重量，降低了系统可靠性，另一方面由于所有功率需要经过直流变换器和交直流变换器两级功率变换，导致系统损耗增加、能效降低。
[0004]为了解决上述问题，国内外研究工作者也在不断研究能够同时连接多个输入源的逆变器或者整流器解决方案。例如，文献“Yan Zhou,Liming Liu,and Hui L1.A High-Performance Photovoltaic Module-1ntegrated Converter(MIC)Based on CascadedQuas1-Z-Source Inverters (qZSI)Using eGaN FETs[J].1EEE Transact1ns on PowerElectronics，2013，28(6):2727-2738.”提出了基于多个准Z源逆变器串联连接的多输入逆变器解决方案用于实现多个分布式光伏发电电源的接入，文献“Dongsen Sun,Baoming Ge，Weihua Liang,Haitham Abu-Rub，and Fang Zheng Peng.An Energy Stored Quas1-Z-Source Cascade Multilevel Inverter-Based Photovoltaic Power Generat1n System[J].1EEE Transact1ns on Industrial Electronics，2015，62(9):5458-5467,则进一步将串联准Z源逆变器的方案用于分布式光伏和负载的接入。上述解决方案需要采用大量的开关器件和无源器件，且其都是针对单相逆变器的解决方案。专利CN201410562753.1(公布号:CN104300823A)通过改进控制方法，利用已有的三电平三相逆变器实现了两个串联输入源输入功率的独立控制，该解决方案为双功率通路三相交直流变换器提供了很好的借鉴，但其控制略显复杂。到目前为止，对于通过改进逆变器拓扑结构实现双功率通路三相交直流变换器的研究还鲜有记录。
【发明内容】
[0005]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种双功率通路三相交直流变换器，用于解决传统三相交直流变换器在多个直流输入源和/或直流母线与三相交流负载或者三相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]所述双功率通路三相交直流变换器由第一开关桥臂(I)、第二开关桥臂(2)、第三开关桥臂(3)、第四开关桥臂(4)、第五开关桥臂(5)、第六开关桥臂(6)、滤波输出电路(20)、第一直流输入源(Vinl)和第二直流输入源(Vin2)构成，所述第一开关桥臂(I)、第二开关桥臂
(2)、第三开关桥臂(3)、第四开关桥臂(4)、第五开关桥臂(5)、第六开关桥臂(6)都包含正端、负端和N端，滤波输出电路(20)包括X端、Y端和Z端。
[0008]所述第一开关桥臂(I)、第二开关桥臂(2)、第三开关桥臂(3)、第四开关桥臂(4)、第五开关桥臂(5)、第六开关桥臂(6)的结构都相同，且其中的每一个都包括第一功率开关管(S1)和第二功率开关管(S2)，所述第一功率开关管(S1)的集电极连接开关桥臂的正端，第一功率开关管(Si)的发射极连接第二功率开关管(S2)的集电极和开关桥臂的N端，第二功率开关管(S2)的发射极连接开关桥臂的负端。
[0009]所述滤波输出电路(20)包括第一滤波电感(L1)、第二滤波电感(L2)、第三滤波电感(L3)、第一滤波电容(C1)、第二滤波电容(C2)、第三滤波电容(C3)、第一负载(R1)、第二负载(R2)和第三负载(R3)，其中，第一滤波电感(Li)的一端连接滤波输出电路(20)的X端，第一滤波电感(Li)的另一端连接第一滤波电容(Ci)的一端、第三滤波电容(C3)的一端、第一负载(Ri)的一端和第三负载(R3)的一端，第二滤波电感(L2)的一端连接滤波输出电路(20)的Y端，第二滤波电感(L2)的另一端连接第一滤波电容(C1)的另一端、第二滤波电容(C2)的一端、第一负载(Ri)的另一端和第二负载(R2 )的一端，第三滤波电感(L3 )的一端连接滤波输出电路(20)的Z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。
[0010]所述第一开关桥臂(I)、第二开关桥臂(2)、第三开关桥臂(3)、第四开关桥臂(4)、第五开关桥臂(5)、第六开关桥臂(6)、滤波输出电路(20)、第一直流输入源(Vini)和第二直流输入源(Vin2)的连接方式采用以下四种方案。
[0011]方案一:所述第一开关桥臂(I)的正端连接第二开关桥臂(2)的正端、第三开关桥臂(3)的正端和第一直流输入源(Vinl)的正端，第一开关桥臂(I)的负端连接第二开关桥臂
(2)的负端、第三开关桥臂(3)的负端和第二直流输入源(Vin2)的正端，第一开关桥臂(I)的N端连接第四开关桥臂(4)的正端，第二开关桥臂(2)的N端连接第五开关桥臂(5)的正端，第三开关桥臂(3)的N端连接第六开关桥臂(6)的正端，第四开关桥臂(4)的N端连接滤波输出电路(20)的X端，第五开关桥臂(5)的N端连接滤波输出电路(20)的Y端，第六开关桥臂(6)的N端连接滤波输出电路(20)的Z端，第四开关桥臂(4)的负端连接第五开关桥臂(5)的负端、第六开关桥臂(6)的负端、第一直流输入源(Vinl)的负端和第二直流输入源(Vin2)的负端。
[0012]方案二:所述第一开关桥臂(I)的正端连接第一直流输入源(Vinl)的正端、第二直流输入源(Vin2)的正端、第二开关桥臂(2)的正端和第三开关桥臂(3)的正端，第一开关桥臂
(I)的N端连接滤波输出电路(20)的X端，第二开关桥臂(2)的N端连接滤波输出电路(20)的Y端，第三开关桥臂(3)的N端连接滤波输出电路(20)的Z端，第一开关桥臂(I)的负端连接第四开关桥臂(4)的N端，第二开关桥臂(2)的负端连接第五开关桥臂(5)的N端，第三开关桥臂
(3)的负端连接第六开关桥臂(6)的N端，第四开关桥臂(4)的正端连接第五开关桥臂(5)的正端、第六开关桥臂(6)的正端和第二直流输入源(Vin2)的负端，第四开关桥臂(4)的负端连接第五开关桥臂(5)的负端、第六开关桥臂(6)的负端和第一直流输入源(Vinl)的负端。
[0013]方案三:所述第一开关桥臂(I)的正端连接第二开关桥臂(2)的正端、第三开关桥臂(3)的正端和第一直流输入源(Vinl)的正端，第一开关桥臂(I)的负端连接第二开关桥臂
(2)的负端、第三开关桥臂(3)的负端、第一直流输入源(Vinl)的负端和第二直流输入源(Vin2)的正端，第一开关桥臂(I)的N端连接第四开关桥