一种新型双向高变比SWISS整流器制造技术

本发明专利技术公开了一种双向高变比SWISS整流器，该SWISS整流器首先将基础SWISS整流器进行双向延伸，增加可控开关使电流可以从直流侧传输到交流侧。此外将CLLLC谐振式双向DC/DC变换器连接在该双向SWISS整流器的直流输出端。CLLLC谐振式双向DC/DC变换器电路结构对称，正反向的工作性能一致。本发明专利技术与传统SWISS整流器相比，实现了能量的双向传输，提高了电路的转换效率和输出电压级数，且输出电压稳定，谐波少，具有较高的电压调整率和负载调整率，应用前景非常广泛。

A new type of two-way high ratio Swiss rectifier

【技术实现步骤摘要】
一种新型双向高变比SWISS整流器
本专利技术涉及三相电能变换领域，具体涉及一种新型SWISS整流器。技术背景随着化石能源逐渐枯竭、传统燃油车对环境的污染受到越来越多人的重视。电动汽车使用的电能可以通过可再生能源获得，于是受到全世界的广泛关注和推广。电动汽车车载充电机将电网交流电转化为直流电给电动汽车充电，其性能对于电动汽车和电网有着非常重要的影响。电动汽车的电能均是由电动汽车充电机将交流电能通过电力电子变换器转化成的直流电。因此研究高效率、高性能、对电网污染小的电力电子变换器不仅可以实现电能的高效使用，对于延长电动汽车和电池的使用寿命具有重要意义。综上所述，电动汽车双向充电机正向工作实现AC－DC，电网接入，为电动汽车动力电池充电；反向工作实现DC－AC，电能从电池组反向逆变，产生家用交流电。这可以很好地将充电与放电功能集成在一个电力电子变换器中，实现电力电子变换器的高效利用与高功率密度集成，降低产品成本与体积。在变换的过程中会产生谐波电流，为了从根源上消除谐波电流，采用功率因数校正技术，改善电力电子装置的谐波水平和功率因数。SWISS整流器是一种单向、降压、带有功率因数校正功能的新型三相AC/DC整流器。它具开关损耗小，输入电流谐波率低，全电压范围可调等优异性能。
技术实现思路
为了实现AC-DC、DC-AC的双向变换，提高SWISS整流器输出电压等级和效率，本专利技术提出了一种新型双向高变比SWISS整流器,与传统的SWISS整流器相比，实现了双向高变比传输，提高了电路的转换效率，输出电压稳定，谐波少，具有很高的电压调整率和负载调整率，应用前景非常广泛。本专利技术采取的技术方案为：一种新型双向高变比SWISS整流器，它包括主电路和控制电路，所述主电路包含双向SWISS整流器和CLLLC谐振式双向DC/DC变换器两部分;SWISS整流器是由滤波电路、三相不可控整流桥、有源三次谐波电流注入电路网络构成;所述双向SWISS整流器是将原SWISS整流器中的不可控元件替换为可控元件，增加的可控开关（S1~S6、Dp2、Dn2）使电流可以从直流侧传输到交流侧;CLLLC谐振式双向DC-DC变换器包含第一端口、第二端口、谐振电路、开关回路和一个变压器;所述第一端口为电源端，另外一个则对应地作为负载端，电源端与双向SWISS整流器的直流输出端相连。所述滤波电路包括滤波电感La、滤波电感Lb、滤波电感Lc、滤波电容Ca、滤波电容Cb和滤波电容Cc；滤波电感La一端连接在a相交流电上，滤波电感La的另一端连接在滤波电容Ca的一端；滤波电感Lb一端连接在b相交流电上，滤波电感Lb的另一端连接在滤波电容Cb的一端；滤波电感Lc一端连接在c相交流电上，滤波电感Lc的另一端连接在滤波电容Cc的一端；滤波电容Ca、滤波电容Cb、滤波电容Cc另一端连接在一起。所述三相全控整流桥包括开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4、开关管S5、开关管S6、两个高频开关管Dp1、Dn1；所述整流部分的开关管S1发射极连接开关管S2集电极，开关管S1发射极和开关管S2集电极连接的公共节点与滤波电感La的一端相连；开关管S3发射极连接开关管S4集电极，开关管S3发射极和开关管S4集电极连接的公共节点与滤波电感Lb的一端相连；开关管S5发射极连接开关管S6集电极，开关管S5发射极和开关管S6集电极连接的公共节点与滤波电感Lc的一端相连；所述整流部分的开关管S1、开关管S3、开关管S5集电极公共端连接在一起，其集电极公共端连接在高频开关管Dp1的集电极；所述整流部分的开关管S2、开关管S4、开关管S6发射极公共端连接在一起，其发射极公共端连接在高频开关管Dn1的发射极。所述有源三次谐波注入电路主要为三个双向开关Sy1、Sy2、Sy3，该双向开关由两个IGBE管反向串联构成;双向开关Sy1一端和滤波电感La相连，双向开关Sy2一端和滤波电感Lb相连，双向开关Sy3一端和滤波电感Lc相连；双向开关Sy1、Sy2、Sy3的另一端连接在一起组成公共端，开关管Dp2发射极和开关管Dn2集电极连接在一起形成公共点；双向开关Sy1、Sy2、Sy3组成公共端与开关管Dp2发射极和开关管Dn2集电极形成的公共点连接在一起；电容Cf1一端连接开关管Dp2发射极，一端连接高频开关管Dp1集电极，电容Cf2一端连接开关管Dn1发射极，一端连接高频开关管Dn2集电极。所述双向SWISS整流器的输出端即为CLLLC谐振式双向DC/DC变换器的输入端，通过电容Cpn稳定电压;电容Cpn一端连接在高频开关管Dp1的发射极，一端连接在高频开关管Dn1的集电极。所述CLLLC谐振式双向DC-DC变换器包括四个一次侧Mos开关Q1、Q2、Q3、Q4，四个二次侧Mos开关Q5、Q6、Q7、Q8，一次侧谐振电感Lr1，二次侧谐振电感Lr2，一次侧谐振电容Cr1，二次侧谐振电容Cr2和一个带励磁电感Lm的变压器；其中四个一次侧开关Q1、Q2、Q3、Q4组成全桥电路后和一次侧谐振电感Lr1、一次侧谐振电容Cr1一起串接在电容Cpn和变压一次侧之间，四个二次侧开关Q5、Q6、Q7、Q8组成全桥电路并和二次侧谐振电感Lr2、二次侧谐振电容Cr2一起串接在负载R和变压器二次侧之间。在正向工作时三相工频整流桥的上半桥中，控制电压瞬时值最大相对应的开关管导通；工频整流桥的下半桥中，控制电压瞬时值最小相对应的开关管导通;任意时刻只有其中两相有电流，不通电流的第三相通过谐波电流注入网络提供额外的电流通路，从而补偿电流死区;通过高频开关管Dp1、Dn1分别控制电流跟踪瞬时电压;根据三相对称，控制其中两相电流跟踪对应的相电压，第三相电流自然实现对相电压的跟踪，从而实现三相PFC功能;控制Mos开关Q1、Q4与Q2、Q3加互补的驱动信号，实现逆变功能，二次侧开关Q5、Q6、Q7、Q8不加驱动信号，采用开关管反并联的二极管进行整流，实现DC/DC变换。在反向工作时控制Mos开关Q5、Q8与Q6、Q7加互补的驱动信号，实现逆变功能，一次侧开关Q1、Q2、Q3、Q4不加驱动信号，采用开关管反并联的二极管进行整流，实现DC/DC变换,并控制开关管S1~S6实现DC/AC的逆变以及功率因数的矫正。附图说明图1为本专利技术一种新型双向高变比SWISS整流器的电路拓扑结构图；图2为本专利技术一种新型双向高变比SWISS整流器双向开关Sy1、Sy2、Sy3驱动信号；图3为本专利技术一种新型双向高变比SWISS整流器在一次侧Mos开关管（Q1和Q2）导通时的工作原理图；图4为本专利技术一种新型双向高变比SWISS整流器在一次侧谐振电感Lr1的电流与励磁电感Lm的电流相等时的工作原理图；图5为本专利技术一种新型双向高变比SWISS整流器在一次侧Mos开关管（Q1和Q2）关断时的工作原理图；图6为本专利技术一种新型双向高变比SWISS整流器在一次侧Mos开关管（Q3和Q4）导通时的工作原理图。具体实施方式图1所示为一种新型双向高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.如权利要求1所述的一种新型双向高变比SWISS整流器，其特征是：它包括主电路和控制电路，所述主电路包含双向SWISS整流器和CLLLC谐振式双向DC/DC变换器两部分;SWISS整流器是由滤波电路、三相不可控整流桥、有源三次谐波电流注入电路网络构成;所述双向SWISS整流器是将原SWISS整流器中的不可控元件替换为可控元件，增加的可控开关（S

【技术特征摘要】
1.如权利要求1所述的一种新型双向高变比SWISS整流器，其特征是：它包括主电路和控制电路，所述主电路包含双向SWISS整流器和CLLLC谐振式双向DC/DC变换器两部分;SWISS整流器是由滤波电路、三相不可控整流桥、有源三次谐波电流注入电路网络构成;所述双向SWISS整流器是将原SWISS整流器中的不可控元件替换为可控元件，增加的可控开关（S1~S6、Dp2、Dn2）使电流可以从直流侧传输到交流侧;CLLLC谐振式双向DC-DC变换器包含第一端口、第二端口、谐振电路、开关回路和一个变压器;所述第一端口为电源端，另外一个则对应地作为负载端，电源端与双向SWISS整流器的直流输出端相连。


2.如权利要求1所述的一种新型双向高变比SWISS整流器，其特征是：所述滤波电路包括滤波电感La、滤波电感Lb、滤波电感Lc、滤波电容Ca、滤波电容Cb和滤波电容Cc；滤波电感La一端连接在a相交流电上，滤波电感La的另一端连接在滤波电容Ca的一端；滤波电感Lb一端连接在b相交流电上，滤波电感Lb的另一端连接在滤波电容Cb的一端；滤波电感Lc一端连接在c相交流电上，滤波电感Lc的另一端连接在滤波电容Cc的一端；滤波电容Ca、滤波电容Cb、滤波电容Cc另一端连接在一起。


3.如权利要求1所述的一种新型双向高变比SWISS整流器，其特征是：所述三相全控整流桥包括开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4、开关管S5、开关管S6、两个高频开关管Dp1、Dn1；所述整流部分的开关管S1发射极连接开关管S2集电极，开关管S1发射极和开关管S2集电极连接的公共节点与滤波电感La的一端相连；开关管S3发射极连接开关管S4集电极，开关管S3发射极和开关管S4集电极连接的公共节点与滤波电感Lb的一端相连；开关管S5发射极连接开关管S6集电极，开关管S5发射极和开关管S6集电极连接的公共节点与滤波电感Lc的一端相连；所述整流部分的开关管S1、开关管S3、开关管S5集电极公共端连接在一起，其集电极公共端连接在高频开关管Dp1的集电极；所述整流部分的开关管S2、开关管S4、开关管S6发射极公共端连接在一起，其发射极公共端连接在高频开关管Dn1的发射极。


4.如权利要求1所述的一种新型双向高变比SWISS整流器，其特征是：所述有源三次谐波注入电路主要为三个双向开关Sy1、Sy2、Sy3，该双向开关由两个IGBE管反向串联构成;双向开关Sy1一端和滤波电感La相连，双向开关Sy2一端和滤波电感Lb相连，双向开关Sy3一端和滤波电感Lc相连；双向开关Sy1、S...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜景斌，马晶晶，朴晶琳，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23