一种交错并联式高频隔离型三相PWM整流器制造技术

本发明专利技术提供了一种交错并联式高频隔离型三相PWM整流器，包括：交错并联式三相PWM整流电路；三个LLC谐振腔，每个谐振腔的两端分别连接于每相PWM整流电路的两个桥臂的中点；三个高频变压器，每个高频变压器的原边与每个LLC谐振腔对应连接；输出整流电路，连接于三个高频变压器的副边。该整流器减少了开关管的数量，从而提升了整个整流器的效率。该变换器能够使输入电流很好地跟随输入电压变化，实现功率因数矫正功能；该变换器通过控制输出电压，实现稳定的直流电压输出；此外，该变换器具有高频变压器，可以实现电气隔离。

【技术实现步骤摘要】
一种交错并联式高频隔离型三相PWM整流器
本专利技术属于电力电子领域，具体涉及一种交错并联式高频隔离型三相PWM整流器。
技术介绍
随着人们对环境和能源成本的日益关注，更多的可再生能源以分布式发电的形式整合到电网中。基于可再生能源的分布式发电系统通常通过电力电子转换器和储能系统、电网相连接。这种系统结构通过适当的管理和控制，拥有更高的控制灵活性，以满足系统的可靠性和电能质量要求。三相AC/DC变换器广泛应用于电机驱动、不间断电源等场合，同时也可以作为太阳能、风能和电池等可再生能源发电的分布式电网接口。分布式发电具有低碳环保、灵活性好等特点。分布式发电系统中各电站相互独立，安全可靠性比较高，输配电损耗很低。同时，相比于三相四线制的连接方式，三相三线制连接的三相AC/DC变换器没有三次谐波、九次谐波，不需要消除三重谐波。传统的PWM整流器，在高开关频率下，开关管的开关损耗会成正比上升，电路效率会下降很多，同时系统会产生严重的电磁干扰。使用软开关技术可以解决电磁干扰问题，同时由于开关管没有开关损耗，可以极大提升变换器的效率。软开关技术的提出很好地解决了电源变换器高频化所产生的一系列问题。为了能够使开关器件在电压或者电流为零时做出动作，就必须在电路中增加相应的谐振元件，这就是所谓的谐振软开关技术。它的优点是开关器件工作在软开关状态下，大大地减小了开关损耗。LLC变换器，结构简单体积小，可以在全范围内实现桥臂开关管软开关，开关损耗小、变换效率高，并且为隔离型DC/DC，在高频开关领域有广泛的应用。
技术实现思路
针对现有技术所存在的上述技术问题，本专利技术提出一种交错并联式高频隔离型三相PWM整流器。该三相PWM整流器将功率因数矫正技术和谐振技术结合，使三相PWM整流器输入电流很好地跟随输入电压变化，实现功率因数矫正功能；该三相PWM整流器通过控制输出电压，实现稳定的直流电压输出；此外，由于采用交错并联技术，可以减小输入电流的纹波，有利于减小输入滤波器；同时，该三相PWM整流器具有高频变压器，可以实现电气隔离的功能。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种交错并联式高频隔离型三相PWM整流器，包括：交错并联式三相PWM整流电路；三个LLC谐振腔，每个谐振腔的两端分别连接于每相PWM整流电路的两个桥臂的中点；三个高频变压器，每个高频变压器的原边与每个LLC谐振腔对应连接；输出整流电路，连接于三个高频变压器的副边。本专利技术中，每一路单相交错并联无桥PFC电路有两个输入电感运行在交错并联模式，LLC谐振电路中的高频变压器起到电气隔离功能。因此，本专利技术提供的整流器是一个具有功率因数矫正和电气隔离功能的整流器；在该整流器中，单相交错并联PFC电路为AC/DC转换电路，将交流输入电压整流为直流电压，LLC谐振电路原边的功率器件实现零电压软开通(ZVS)，LLC谐振电路为高频隔离型DC/DC电路，副边为全波整流结构，将交流电压整流为直流输出电压。优选地，所述交错并联式三相PWM整流电路包括：三个PWM整流电路，每相PWM整流电路包括：并联的第一桥臂和第二桥臂，每个桥臂均由两个带反并联二极管的功率开关管组成；第一输入升压电感连的一端接于第一桥臂的中点，第二输入升压电感的一端连接于第二桥臂的中点；第二相PWM整流电路的两个桥臂均与第一相PWM整流电路的两个桥臂并联；第三相PWM整流电路的两个桥臂均与第一相PWM整流电路的两个桥臂并联；六个输入升压电感的另一端均连接至交流电压。优选地，所述LLC谐振腔包括出串联的谐振电容、第一谐振电感以及第二谐振电感，谐振电容的一端连接至单相PWM整流电路(第一相PWM整流电路、第二相PWM整流电路或第三相PWM整流电路、)中第一桥臂的中点，第二谐振电感的一端连接至该单相PWM整流电路中第二桥臂的中点。其中，所述输出整流电路为全波整流电路或全桥整流电路。具体地，所述输出整流电路包括六个功率二极管和滤波电容，其中，每两个功率二极管为一组，这两个功率二极管的阳极分别连接到一个高压变压器副边的两端引出端，六个功率二极管的阴极连接到一起，滤波电容的一端连接最外端的功率二级管，另一端与三个高压变压器副边的中间引出连接到一起，滤波电容的两端作为输出整流电路的输出端。优选地，所述功率开关管为功率金属-氧化物半导体场效应晶体管。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术的整流器实际上是通过单级式变换实现传统的多级变换器的功能，在保证输出电压稳定的同时能够明显提高功率因数，使得输入电流很好地跟随输入电压的变化。(2)本专利技术的前级采用交错并联结构，即能在成倍的增大功率等级的情况下减小输入输出电流纹波，又能减小输出滤波器的设计难度。(3)本专利技术的后级采用全桥LLC谐振变换技术，既能实现全负载范围内功率开关管的ZVS，又能实现副边整流二极管的ZCS，提高了变换器的效率。(4)本专利技术变换器能够将一个交流电压转换为希望得到的直流电压，同时可实现电气隔离，这个功能应用范围非常广泛。比如：可以作为太阳能、风能和电池等可再生能源发电的电网接口。附图说明图1为实施例提供的交错并联式高频隔离型三相PWM整流器；图2为实施例提供的交错并联式高频隔离型三相PWM整流器的换流波形图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本专利技术进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术的保护范围。图1为实施例提供的基于三相交错并联PFC电路和LLC谐振的隔离型整流器的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的隔离型三相PWM整流器包括全桥LLC谐振电路，其中，全桥LLC谐振电路的原边包含有三相交错并联PFC电路，形成全桥电路结构，副边为全波整流电路结构。具体结构如下：全桥LLC谐振电路的原边包括：第一原边支路，由带反并联二极管的第一功率开关管S1A、带反并联二极管的第二功率开关管S2A串联组成；与第一原边支路并联的第二原边支路，由带反并联二极管的第三功率开关管S3A、带反并联二极管的第四功率开关管S4A串联组成；与第一原边支路并联的第三原边支路，由带反并联二极管的第五功率开关管S1B、带反并联二极管的第六功率开关管S2B串联组成；与第一原边支路并联的第四原边支路，由带反并联二极管的第七功率开关管S3B、带反并联二极管的第八功率开关管S4B串联组成；与第一原边支路并联的第五原边支路，由带反并联二极管的第九功率开关管S1C、带反并联二极管的第十功率开关管S2C串联组成；与第一原边支路并联的第六原边支路，由带反并联二极管的第十一功率开关管S3C、带反并联二极管的第十二功率开关管S4C串联组成；第一输入升压电感LA1，一端与第一输入电压源VA的一端连接，另一端连接于第一功率开关管S1A与第二功率开关管S2A之间；第二输入升压电感LA2，一端与第一输入电压源VA的一端连接，另一端连接于第三功率开关管S3A与第四功率开关管S4A之间；第三输入升压电感LB1，一端与第二输入电压源VB的一端连接，另一端连接于第一功率开关管S1B与第二功率开关管S2B之间；第四输入升压电感LB2，一端与第二输入电压源VB的一端连接，另一端连接于第三功率开关管S3B与第四功率开关管S4B之间；第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交错并联式高频隔离型三相PWM整流器，其特征在于，包括：交错并联式三相PWM整流电路；三个LLC谐振腔，每个谐振腔的两端分别连接于每相PWM整流电路的两个桥臂的中点；三个高频变压器，每个高频变压器的原边与每个LLC谐振腔对应连接；输出整流电路，连接于三个高频变压器的副边。

【技术特征摘要】
1.一种交错并联式高频隔离型三相PWM整流器，其特征在于，包括：交错并联式三相PWM整流电路；三个LLC谐振腔，每个谐振腔的两端分别连接于每相PWM整流电路的两个桥臂的中点；三个高频变压器，每个高频变压器的原边与每个LLC谐振腔对应连接；输出整流电路，连接于三个高频变压器的副边。2.如权利要求1所述的交错并联式高频隔离型三相PWM整流器，其特征在于，所述交错并联式三相PWM整流电路包括：三个PWM整流电路，每相PWM整流电路包括：并联的第一桥臂和第二桥臂，每个桥臂均由两个带反并联二极管的功率开关管组成；第一输入升压电感连的一端接于第一桥臂的中点，第二输入升压电感的一端连接于第二桥臂的中点；第二相PWM整流电路的两个桥臂均与第一相PWM整流电路的两个桥臂并联；第三相PWM整流电路的两个桥臂均与第一相PWM整流电路的两个桥臂并联；六个输入升压电感的另一端均连接至交流电压。3.如权利要求2所述的交错并联式高频隔离型三相PW...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓焰，李广地，王昆，张盈曦，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33