一种并联型三相软开关变流器制造技术

本发明专利技术公开一种并联型三相软开关变流器，包括两组并联的三相变流器电路，每组变流器包含六个带反并联二极管的全控型主开关管构成的三相桥臂，在直流源和公共母线之间接入包含反并联二极管的辅助开关管、箝位电容以及谐振电感组成的谐振支路，主开关管和辅助开关管两端并联谐振电容。本发明专利技术将辅助开关管与两组变流器中的主开关管的驱动脉冲信号进行同步，能够在每个开关周期内实现所有开关管的零电压开通，有效抑制主开关反并联二极管的反向恢复电流，开关损耗小，电路效率高，有利于提高开关频率，提升系统功率密度。

A Parallel Three-phase Soft-switching Converter

The invention discloses a Shunt Three-phase soft-switching converter, which comprises two parallel three-phase converter circuits. Each group of converters consists of six three-phase bridge arms composed of fully controlled main switching tubes with anti-parallel diodes. A resonant branch consisting of auxiliary switching tubes with anti-parallel diodes, clamping capacitors and resonant inductors is connected between the DC source and the public bus. Parallel resonant capacitors at both ends of the auxiliary switch. The invention synchronizes the auxiliary switch with the driving pulse signal of the main switch in two groups of converters, realizes zero voltage switching on of all switches in each switching cycle, effectively suppresses the reverse recovery current of the main switch reverse parallel diode, has low switching loss, high circuit efficiency, and is beneficial to improving the switching frequency and raising the power density of the system.

【技术实现步骤摘要】
一种并联型三相软开关变流器
本专利技术涉及直流-交流变换
，尤其涉及一种并联型三相软开关变流器电路。
技术介绍
传统的并联型三相变流器电路包括两组三相变流器，每组三相变流器分别由三个半桥桥臂和三个输出滤波电感组成；每组桥臂由两个串联的包含反并二极管的全控型主开关管构成；两组三相变流器中的三个输出滤波电感相连形成三组公共交流母线，三组公共交流母线分别与三相电网连接；两组三相变流器的正、负直流母线相互连接，形成正、负公共直流母线，该正、负公共直流母线分别与输入直流源的正、负端连接。传统的并联型三相变流器电路工作在硬开关状态，存在二极管反向恢复现象，换流器件开关损耗大，限制了工作频率的提高，导致需采用较大的滤波器，降低了电路效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种减小开关损耗，提高电路效率的并联型三相软开关变流器电路拓扑及其调制方法。本
技术实现思路
的一个方面，提供一种并联型三相软开关变流器拓扑包括三相变流器1、三相变流器2以及一组辅助谐振支路；上述辅助谐振支路包含一个并联二极管D7的辅助开关管S7、谐振电感Lr、箝位电容Cc，其中辅助开关管S7与箝位电容Cc串联后再和谐振电感Lr并联；上述三相变流器1和三相变流器2分别由三个半桥桥臂和三个输出滤波电感组成；每组桥臂由两个串联的包含反并二极管的全控型主开关管构成；上述三相变流器1的第一桥臂的上、下主开关管及其反并二极管分别为Sa1、Sa4和Da1、Da4，第二桥臂的上、下主开关管及其反并二极管分别为Sa3、Sa6和Da3、Da6，第三桥臂的上、下主开关管及其反并二极管分别为Sa5、Sa2和Da5、Da2，三个桥臂的中点分别与三个输出滤波电感L1a、L1b、L1c的一端相连；上述三相变流器2的第一桥臂的上、下主开关管及其反并二极管分别为Sb1、Sb4和Db1、Db4，第二桥臂的上、下主开关管及其反并二极管分别为Sb3、Sb6和Db3、Db6，第三桥臂的上、下主开关管及其反并二极管分别为Sb5、Sb2和Db5、Db2，三个桥臂的中点分别与三个输出滤波电感L2a、L2b、L2c的一端相连；L1a、L1b、L1c的另一端分别与L2a、L2b、L2c的另一端相连形成三组公共交流母线，上述三组公共交流母线分别与三相电网连接；三相变流器1的正、负直流母线与三相变流器2的正、负直流母线相互连接，形成正、负公共直流母线；正公共直流母线与直流源的正端之间接入上述辅助谐振支路，负公共直流母线与直流源的负端相连；各开关管Sa1～Sa6、Sb1～Sb6和S7的集电极与发射极两端分别并联一个谐振电容Ca1～Ca6、Cb1～Cb6和C7。本
技术实现思路
的另一个方面，提供一种并联型三相软开关变流器的调制方法，所述三相变流器1和三相变流器2的主开关管Sa1～Sa6、Sb1～Sb6采用零电压正弦波脉宽调制或者注入三次谐波的正弦波脉宽调制方法进行控制，所有主开关管和辅助开关管S7具有相同的开关频率；在每个开关周期中，对上述三相变流器1和三相变流器2所有半桥桥臂中存在的由二极管向主开关管换流的开关动作时刻进行同步，并且在上述由二极管向主开关管换流的开关动作时刻前应关断辅助开关管S7，正、负公共母线电压谐振为零，为主开关管创造零电压开通的条件；在所有二极管向主管换流过程结束之后，根据直流源的功率流动情况决定是否加入桥臂直通过程；当功率流向为流入直流源时，不需要加入桥臂直通过程，上述所有二极管向主管换流过程结束之后，谐振电容C7上的电压将谐振为零，辅助开关管S7进行零电压开通；当功率流出直流源时需要加入桥臂直通过程，给谐振电感Lr进行充磁，上述桥臂直通过程结束后，谐振电容C7上的电压将谐振为零，辅助开关管S7进行零电压开通。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：采用本专利技术的并联型三相软开关变流器电路，能实现并联的两个三相变流器在工频周期内全范围零电压开关，该变换器中箝位二极管的反向恢复得到抑制，减少了电磁干扰。电路中所有功率开关器件实现软开关，开关损耗小，电路效率高，有利于提高工作频率，进而提高功率密度。附图说明图1为并联型三相软开关变流器电路拓扑图。图2为一个工频周期内根据输出电流波形划分的六个工作区间示意图。图3为本专利技术在区间1中的脉冲控制时序图。图4～16分别为本专利技术在区间1中一个开关周期的各阶段的工作等效电路。图17为本专利技术在区间1中一个开关周期的主要工作电压和电流波形。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。下面结合附图对本专利技术进行详细说明。参照图1，所述并联型三相软开关变流器电路包括三相变流器1、三相变流器2以及一组辅助谐振支路；上述辅助谐振支路包含一个并联二极管D7的辅助开关管S7、谐振电感Lr、箝位电容Cc，其中辅助开关管S7与箝位电容Cc串联后再和谐振电感Lr并联；上述三相变流器1和三相变流器2分别由三个半桥桥臂和三个输出滤波电感组成；每组桥臂由两个串联的包含反并二极管的全控型主开关管构成；上述三相变流器1的第一桥臂的上、下主开关管及其反并二极管分别为Sa1、Sa4和Da1、Da4，第二桥臂的上、下主开关管及其反并二极管分别为Sa3、Sa6和Da3、Da6，第三桥臂的上、下主开关管及其反并二极管分别为Sa5、Sa2和Da5、Da2，三个桥臂的中点分别与三个输出滤波电感L1a、L1b、L1c的一端相连；上述三相变流器2的第一桥臂的上、下主开关管及其反并二极管分别为Sb1、Sb4和Db1、Db4，第二桥臂的上、下主开关管及其反并二极管分别为Sb3、Sb6和Db3、Db6，第三桥臂的上、下主开关管及其反并二极管分别为Sb5、Sb2和Db5、Db2，三个桥臂的中点分别与三个输出滤波电感L2a、L2b、L2c的一端相连；L1a、L1b、L1c的另一端分别与L2a、L2b、L2c的另一端相连形成三组公共交流母线，上述三组公共交流母线分别与三相电网连接；三相变流器1的正、负直流母线与三相变流器2的正、负直流母线相互连接，形成正、负公共直流母线；正公共直流母线与直流源的正端之间接入上述辅助谐振支路，负公共直流母线与直流源的负端相连；各开关管Sa1～Sa6、Sb1～Sb6和S7的集电极与发射极两端分别并联一个谐振电容Ca1～Ca6、Cb1～Cb6和C7。对于所述并联型三相软开关变流器，可以根据三相变流器1和三相变流器2的输出电流的相位情况，将工作区域划分成六个区域，如图2所示。下面以三相变流器1和三相变流器2的输出电流处在区域1为例，对电路工作在一个开关周期内的工作过程进行分析。由于在区域1内ia1和ia2均大于零，ib1、ib2、ic1、ic2均小于零，在一个开关周期内，存在六个二极管向主开关管换流的过程，分别为Da4向Sa1换流、Da3向Sa6换流、Da5向Sa2换流、Db4向Sb1换流、Db3向Sb6换流、Db5向Sb2换流，在该开关周期内，开关管的脉冲控制时序如图3所示，变流器共有13个工作状态。图4～16是该区域内一个开关周期的工作等效电路，工作时的主要电压和电流波形如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种并联型三相软开关变流器，其特征在于：所述并联型三相软开关变流器电路包括三相变流器1、三相变流器2以及一组辅助谐振支路；上述辅助谐振支路包含一个并联二极管D7的辅助开关管S7、谐振电感Lr、箝位电容Cc，其中辅助开关管S7与箝位电容Cc串联后再和谐振电感Lr并联；上述三相变流器1和三相变流器2分别由三个半桥桥臂和三个输出滤波电感组成；每组桥臂由两个串联的包含反并二极管的全控型主开关管构成；上述三相变流器1的第一桥臂的上、下主开关管及其反并二极管分别为Sa1、Sa4和Da1、Da4，第二桥臂的上、下主开关管及其反并二极管分别为Sa3、Sa6和Da3、Da6，第三桥臂的上、下主开关管及其反并二极管分别为Sa5、Sa2和Da5、Da2，三个桥臂的中点分别与三个输出滤波电感L1a、L1b、L1c的一端相连；上述三相变流器2的第一桥臂的上、下主开关管及其反并二极管分别为Sb1、Sb4和Db1、Db4，第二桥臂的上、下主开关管及其反并二极管分别为Sb3、Sb6和Db3、Db6，第三桥臂的上、下主开关管及其反并二极管分别为Sb5、Sb2和Db5、Db2，三个桥臂的中点分别与三个输出滤波电感L2a、L2b、L2c的一端相连；L1a、L1b、L1c的另一端分别与L2a、L2b、L2c的另一端相连形成三组公共交流母线，上述三组公共交流母线分别与三相电网连接；三相变流器1的正、负直流母线与三相变流器2的正、负直流母线相互连接，形成正、负公共直流母线；正公共直流母线与直流源的正端之间接入上述辅助谐振支路，负公共直流母线与直流源的负端相连；各开关管Sa1～Sa6、Sb1～Sb6和S7的集电极与发射极两端分别并联一个谐振电容Ca1～Ca6、Cb1～Cb6和C7。...

【技术特征摘要】
1.一种并联型三相软开关变流器，其特征在于：所述并联型三相软开关变流器电路包括三相变流器1、三相变流器2以及一组辅助谐振支路；上述辅助谐振支路包含一个并联二极管D7的辅助开关管S7、谐振电感Lr、箝位电容Cc，其中辅助开关管S7与箝位电容Cc串联后再和谐振电感Lr并联；上述三相变流器1和三相变流器2分别由三个半桥桥臂和三个输出滤波电感组成；每组桥臂由两个串联的包含反并二极管的全控型主开关管构成；上述三相变流器1的第一桥臂的上、下主开关管及其反并二极管分别为Sa1、Sa4和Da1、Da4，第二桥臂的上、下主开关管及其反并二极管分别为Sa3、Sa6和Da3、Da6，第三桥臂的上、下主开关管及其反并二极管分别为Sa5、Sa2和Da5、Da2，三个桥臂的中点分别与三个输出滤波电感L1a、L1b、L1c的一端相连；上述三相变流器2的第一桥臂的上、下主开关管及其反并二极管分别为Sb1、Sb4和Db1、Db4，第二桥臂的上、下主开关管及其反并二极管分别为Sb3、Sb6和Db3、Db6，第三桥臂的上、下主开关管及其反并二极管分别为Sb5、Sb2和Db5、Db2，三个桥臂的中点分别与三个输出滤波电感L2a、L2b、L2c的一端相连；L1a、L1b、L1c的另一端分别与L2a、L2b、L2c的另一端相连形成三组公共交流母线，上述三组公共交流母线分别与三相电网连接；三相变...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐德鸿，施科研，赵安，邓金溢，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33