交直流变换装置以及交直流变换系统制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提出一种交直流变换装置以及交直流变换系统，所述交直流变换装置包括三相矩阵开关单元、高频变压器单元、整流逆变单元，三相矩阵开关单元、高频变压器单元以及整流逆变单元依次串联。减少变换器的级数，减少电能变换的次数，提高系统的效率，简化拓扑结构，降低系统体积和重量，实现了直流到交流和交流到直流的变换。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及交流直流变换领域，具体而言，涉及一种交直流变换装置以及交直流变换系统。
技术介绍
目前双向AC-DC变换器的技术路线主要采用两级结构，包括与电网连接的隔离变压器，双向AC-DC整流器/逆变器，直流母线和双向DC-DC。由于采用两级结构(中间采用DC-link)和工频隔离变压器，会造成系统体积大，重量重，并且伴随的是系统效率低。因此需要设计一个新的双向AC-DC变换器满足用户的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种交直流变换装置以及交直流变换系统，来实现减少变换器的级数、减少电能变换的次数、提高系统的效率、简化拓扑结构、降低系统体积和重量的目的，实现了直流到交流和交流到直流的变换。为了实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：本专利技术实施例提供了一种交直流变换装置，所述交直流变换装置包括三相矩阵开关单元、高频变压器单元、整流逆变单元，所述三相矩阵开关单元、所述高频变压器单元以及所述整流逆变单元依次串联；在交流变换为直流的工作状态时，所述三相矩阵开关单元将输入的交流电转换为第一频率的交流电后传输给所述高频变压器单元，所述高频变压器单元将所述第一频率的交流电转换为第二频率的交流电后传输给所述整流逆变单元，所述整流逆变单元将接收到的所述第二频率的交流电转换为直流电后输出；在直流变换为交流的工作状态时，所述整流逆变单元将输入的直流电转化为第三频率的交流电后传输给所述高频变压器单元，所述高频变压器单元将所述第三频率的交流电转化为第四频率的交流电后传输给所述三相矩阵开关单元，所述三相矩阵开关单元将第四频率的交流电变换成第五频率的交流电后输出。在本专利技术较佳的实施例中，所述交直流变换装置还包括第一谐振单元，所述第一谐振单元电性连接于所述三相矩阵开关单元和所述高频变压器单元之间，所述第一谐振单元用于提高系统效率。在本专利技术较佳的实施例中，所述交直流变换装置还包括第二谐振单元，所述第二谐振单元电性连接于所述整流逆变单元和所述高频变压器单元之间，所述第二谐振单元用于提高系统效率。在本专利技术较佳的实施例中，所述第一谐振单元或第二谐振单元包括LC串联谐振电路、LLC谐振电路、LC并联谐振电路或LCC串并联谐振电路其中的任意一种。在本专利技术较佳的实施例中，所述交直流变换装置还包括吸收电路单元，在交流变换为直流的工作状态时，所述吸收电路单元电性连接于所述三相矩阵开关单元与所述高频变压器单元之间，在直流变换为交流的工作状态时，所述吸收电路单元电性连接于所述高频变压器单元与所述整流逆变单元之间，所述吸收电路单元用于吸收所述三相矩阵开关单元或所述整流逆变单元的电压浪涌。在本专利技术较佳的实施例中，所述三相矩阵开关单元包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、第五桥臂、第六桥臂、第一电感、第二电感、第三电感、第一电容、第二电容以及第三电容，所述第一桥臂以及所述第二桥臂串联后与所述高频变压器单元电性连接，所述第三桥臂以及所述第四桥臂串联后与所述高频变压器单元电性连接，所述第五桥臂以及所述第六桥臂串联后与所述高频变压器单元电性连接；所述第一桥臂与所述第二桥臂之间电性连接所述第一电感后与三相电中的第一相电连接，所述第三桥臂与所述第四桥臂之间电性连接所述第二电感后与三相电中的第二相电连接，所述第五桥臂与所述第六桥臂之间电性连接所述第三电感后与三相电中的第三相电连接；所述第一电容、所述第二电容以及所述第三电容一端对应与所述第一电感、所述第二电感以及所述第三电感电性连接，所述第一电容、所述第二电容以及所述第三电容另一端电性连接。在本专利技术较佳的实施例中，所述第一桥臂由两个功率器件组成，所述功率器件采用MOSFET或IGBT时，所述第一桥臂采用共源极连接方式或共射极连接方式；所述功率器件采用RB-IGBT时，所述第一桥臂采用反向并联。在本专利技术较佳的实施例中，所述整流逆变单元包括全桥结构电路。在本专利技术较佳的实施例中，所述整流逆变单元包括单相矩阵开关电路。本专利技术实施例还提供了一种交直流变换系统，包括上述的交直流变换装置，所述交直流变换装置包括三相矩阵开关单元、高频变压器单元、整流逆变单元，所述三相矩阵开关单元、所述高频变压器单元以及所述整流逆变单元依次串联；在交流变换为直流的工作状态时，所述三相矩阵开关单元将输入的交流电转换为第一频率的交流电后传输给所述高频变压器单元，所述高频变压器单元将所述第一频率的交流电转换为第二频率的交流电后传输给所述整流逆变单元，所述整流逆变单元将接收到的所述第二频率的交流电转换为直流电后输出；在直流变换为交流的工作状态时，所述整流逆变单元将输入的直流电转化为第三频率的交流电后传输给所述高频变压器单元，所述高频变压器单元将所述第三频率的交流电转化为第四频率的交流电后传输给所述三相矩阵开关单元，所述三相矩阵开关单元将第四频率的交流电变换成第五频率的交流电后输出输出。相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术实施例提供的一种交直流变换装置，交直流变换装置包括三相矩阵开关单元、高频变压器单元、整流逆变单元，三相矩阵开关单元、高频变压器单元以及整流逆变单元依次串联；在交流变换为直流的工作状态时，三相矩阵开关单元将输入的交流电转换为第一频率的交流电后传输给所述高频变压器单元，高频变压器单元将第一频率的交流电转换为第二频率的交流电后传输给整流逆变单元，整流逆变单元将接收到的第二频率转换为直流电后输出；在直流变换为交流的工作状态时，整流逆变单元将输入的直流电转化为第三频率的交流电后传输给高频变压器单元，高频变压器单元将第三频率的交流电转化为第四频率的交流电后传输给所述三相矩阵开关单元，所述三相矩阵开关单元将第四频率的交流电变换成第五频率的交流电输出。减少变换器的级数，减少电能变换的次数，提高系统的效率，简化拓扑结构，降低系统体积和重量，实现了直流到交流和交流到直流的变换。本专利技术实施例还提供了一种交直流变换系统，包括上述交直流变换装置。减少变换器的级数，减少电能变换的次数，提高系统的效率，简化拓扑结构，降低系统体积和重量，实现了直流到交流和交流到直流的变换。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1示出了本专利技术实施例提供的一种交直流变换装置的原理示意图。图2示出了本专利技术实施例提供的一种交直流变换装置的三相矩阵开关单元电路图。图3示出了本专利技术实施例提供的一种交直流变换装置的功率器件的部分电路图。图4示出了本专利技术实施例提供的一种交直流变换装置的功率器件另一部分电路图。图5示出了本专利技术实施例提供的一种交直流变换装置的第一谐振单元的电路图。图6示出了本专利技术实施例提供的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交直流变换装置，其特征在于，所述交直流变换装置包括三相矩阵开关单元、高频变压器单元、整流逆变单元，所述三相矩阵开关单元、所述高频变压器单元以及所述整流逆变单元依次串联；在交流变换为直流的工作状态时，所述三相矩阵开关单元将输入的交流电转换为第一频率的交流电后传输给所述高频变压器单元，所述高频变压器单元将所述第一频率的交流电转换为第二频率的交流电后传输给所述整流逆变单元，所述整流逆变单元将接收到的所述第二频率的交流电转换为直流电后输出；在直流变换为交流的工作状态时，所述整流逆变单元将输入的直流电转化为第三频率的交流电后传输给所述高频变压器单元，所述高频变压器单元将所述第三频率的交流电转化为第四频率的交流电后传输给所述三相矩阵开关单元，所述三相矩阵开关单元将所述第四频率的交流电变换成第五频率的交流电后输出。

【技术特征摘要】
1.一种交直流变换装置，其特征在于，所述交直流变换装置包括三相矩阵开关单元、高频变压器单元、整流逆变单元，所述三相矩阵开关单元、所述高频变压器单元以及所述整流逆变单元依次串联；在交流变换为直流的工作状态时，所述三相矩阵开关单元将输入的交流电转换为第一频率的交流电后传输给所述高频变压器单元，所述高频变压器单元将所述第一频率的交流电转换为第二频率的交流电后传输给所述整流逆变单元，所述整流逆变单元将接收到的所述第二频率的交流电转换为直流电后输出；在直流变换为交流的工作状态时，所述整流逆变单元将输入的直流电转化为第三频率的交流电后传输给所述高频变压器单元，所述高频变压器单元将所述第三频率的交流电转化为第四频率的交流电后传输给所述三相矩阵开关单元，所述三相矩阵开关单元将所述第四频率的交流电变换成第五频率的交流电后输出。2.如权利要求1所述的交直流变换装置，其特征在于，所述交直流变换装置还包括第一谐振单元，所述第一谐振单元电性连接于所述三相矩阵开关单元和所述高频变压器单元之间，所述第一谐振单元用于提高系统效率。3.如权利要求2所述的交直流变换装置，其特征在于，所述交直流变换装置还包括第二谐振单元，所述第二谐振单元电性连接于所述整流逆变单元和所述高频变压器单元之间，所述第二谐振单元用于提高系统效率。4.如权利要求3所述的交直流变换装置，其特征在于，所述第一谐振单元或所述第二谐振单元包括LC串联谐振电路、LLC谐振电路、LC并联谐振电路或LCC串并联谐振电路其中的任意一种。5.如权利要求1所述的交直流变换装置，其特征在于，所述交直流变换装置还包括吸收电路单元，在交流变换为直流的工作状态时，所述吸收电路单元电性连接于所述三相矩阵开关单元与所述高频变压器单元之间，在直流变换为交流的工作状态时，所述吸收电路单元电性连接于所述高频变压器单元与所述整流逆变单元之间，所述吸收电路单元用于吸收所述三相矩阵开关单元或所述整流逆变单元的电压浪涌。6.如权利要求1所述的交直流变换装置，其特征在于，所述三相矩阵开关单元包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、第五桥臂、第六桥臂、第一电感、第二电感、第三电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张政权，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51