一种AC-DC及DC-DC变换复用线路及方法技术

本发明专利技术公开一种AC‑DC及DC‑DC变换复用线路及方法，其中，该复用线路包括交流输入端、直流输入端、两个功率变换桥臂电路及两个输出电容，两个所述功率变换桥臂电路分别通过开关K1和K1’连接交流输入端，同时分别通过开关K2和K3连接直流输入端的正负两极。本发明专利技术减少设计成本；通过功率变换桥臂数量的扩展，可同时兼容交流单相、三相四线、三相三线等配置及单直流源、双直流源配置应用；另外还可以根据负载情况，控制电路部件，使AC‑DC的每相中两个桥臂休眠一个或者在三相系统中使DC‑DC的三个桥臂休眠一个或两个，实现全负载范围内高效功率变换。

A kind of AC-DC and DC-DC transformation multiplexing circuit and method

【技术实现步骤摘要】
一种AC-DC及DC-DC变换复用线路及方法
本专利技术涉及AC-DC及DC-DC变换
，特别涉及一种AC-DC及DC-DC变换复用线路及方法。
技术介绍
在储能系统及不间断电源等能源应用领域，存在AC-DC及DC-DC功率变换，且两者在不同时间互补工作。由于现场应用的广泛性，针对交流输入，往往存在单相、三相四线、三相三线等配置；针对直流输入，往往存在单直流源及双直流源的配置。另外，随着绿色节能的需求越来越迫切，对功率变换的效率要求越来越高，由于用户负荷存在从轻载到满载的较广分布，且甚至轻载应用更常见的特点，需要功率变换线路全负载范围的高效性。本专利技术给出了一种AC-DC及DC-DC变换复用线路，以减少设计成本；同时兼容交流单相、三相四线、三相三线等配置及单直流源、双直流源配置应用；另外还可以根据负载情况，控制电路部件，实现全负载范围内高效功率变换。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种AC-DC及DC-DC变换复用线路及方法。为实现上述目的，本专利技术的具体方案如下：一种AC-DC及DC-DC变换复用线路，包括交流输入端、直流输入端、两个功率变换桥臂电路及两个输出电容，两个所述功率变换桥臂电路分别通过开关K1和K1’连接交流输入端，同时分别通过开关K2和K3连接直流输入端的正负两极。优选地，每一所述功率变换桥臂电路均包括第一至第三桥臂，所述第一/第三桥臂包括第一/第四功率半导体开关，或所述第一/第三桥臂包括第一/第四二极管，或所述第一/第三桥臂包括第一功率半导体开关和与之反向并联的第一二极管/第四功率半导体开关和与之反向并联的第四二极管，所述第二桥臂包括第二和第三功率半导体开关，所述第一至第三桥臂的公共连接点通过电感连接交流输入端。优选地，所述第二和第三功率半导体开关反向并联。优选地，所述第二和第三功率半导体开关串联。优选地，所述第二桥臂还包括第二和第三二极管，所述第二和第三二极管分别与第二和第三功率半导体开关反向并联。优选地，所述交流输入端包括零线、火线、第一过流保护器件和第一电容，所述零线接两个输出电容的中点，同时通过第一电容与火线连接，所述第一过流保护器件串联于第一电容与火线之间或串联于第一电容与K1/K1’公共点之间。优选地，所述直流输入端包括串联的第一和第二直流电源、第二和第三过流保护器件和第四、第五电容，所述第一和第二直流电源的公共端连接开关K6、第四电容和第五电容的公共端，同时第四电容、第五电容的另一端分别连接第一和第二直流电源的另一端，所述开关K6的另外一端连接至两输出电容的中点，所述所述第二过流保护器件串联于第一直流电源与第四电容/K2公共点之间或串联于第四电容/第一直流电源公共点与K2之间，所述第三过流保护器件串联于第二直流电源与第五电容/K3公共点之间或串联于第五电容/第二直流电源公共点与K3之间。优选地，所述开关K1、K1’、K2、K3、K6为半导体器件开关或可控机械开关，所述第一和第二直流电源为电池或电力电子电源，所述第一至第三过流保护器件为熔断器或固态保险装置，所述第一至第四功率半导体开关为硅器件、宽禁带器件或其组合。优选地，该线路通过功率变换桥臂数量的扩展，兼容三相三线、三相四线、单直流源、双直流源配置应用。本专利技术还提供一种AC-DC及DC-DC变换方法，通过切换开关K1、K1’、K2、K3、K6以及扩展功率变换桥臂数量，使该变换复用线路兼容单相、三相四线、三相三线中任意一项，单直流源、双直流源中任意一项，以及AC-DC、DC-DC中任意一项的任意组合配置的应用，其中，在单相或三相AC-DC工作模式下，每相中两功率变换桥臂PWM呈一定角度交错并联，负载小于半载时，仅有一个功率变换桥臂工作，另一个功率变换桥臂休眠；在三相DC-DC工作模式下，每相中三个功率变换桥臂PWM呈一定角度交错并联，负载小于半载时，使一个或两个功率变换桥臂休眠。采用本专利技术的技术方案，具有以下有益效果：1、在AC-DC模式，当电感储能时，工作电流仅流经1个600/650V二极管及1个600/650V半导体开关，当电感释放能量时，工作电流仅流经1个1200V半导体二极管，导通损耗很小；2、在AC-DC模式，两个桥臂180度交错并联，总输入电流的高频纹波频率翻倍甚至幅值减少，从而输入滤波电容可以减少；另外为了减少输入同源时的高频纹波环流，往往输入端需要加差模电感，交错并联也可使此差模电感减少，降低成本；3、在AC-DC模式并工作在较轻负载时，可以使AC-DC的每相中两个桥臂休眠一个，以提高效率；在三相系统中，DC-DC模式并工作在较轻负载时，可以使DC-DC的三个桥臂休眠一个或两个以提高效率；如此可以使系统全负载范围内高效率且效率曲线平坦，绿色节能；4、线路支持双直流源、单直流源以及单相、三相四线及三相三线交流输入系统，仅仅通过软件设置即可，直流源不局限于特定形式，可以为电池及电力电子电源等；支持能量双向流动，在某些成本敏感且不需要能量双向流动的场合，可以对特定的主动半导体开关器件更换为二极管；通过一个线路复用实现AC-DC及DC-DC功能，成本较低，使用范围广，实用性强。附图说明图1为本专利技术单相线路图；图2为本专利技术单相双直流源AC-DC工作模式的线路图；图3至图10为本专利技术单相双直流源AC-DC工作模式下的电流路径图；图11为本专利技术单相双直流源DC-DC工作模式的线路图；图12至图13为本专利技术单相双直流源DC-DC工作模式下的电流路径图；图14为本专利技术单相单直流源AC-DC工作模式的线路图；图15为本专利技术单相单直流源DC-DC工作模式的线路图；图16至图21为本专利技术单相单直流源DC-DC工作模式下的电流路径图；图22为本专利技术三相四线的线路图；图23为本专利技术三相三线的线路图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例，对本专利技术进一步说明。参照图1，本专利技术提供一种AC-DC及DC-DC变换复用线路，包括交流输入端、直流输入端、两个功率变换桥臂电路及两个输出电容C2、C3，两个所述功率变换桥臂电路分别通过开关K1和K1’连接交流输入端，同时分别通过开关K2和K3连接直流输入端的正负两极。每一所述功率变换桥臂电路均包括第一至第三桥臂，所述第一和第三桥臂的连接方式有如下三种：1、所述第一/第三桥臂包括第一/第四功率半导体开关T1/T4；2、所述第一/第三桥臂包括第一/第四二极管D1/D4；3、所述第一/第三桥臂包括第一功率半导体开关和与之反向并联的第一二极管/第四功率半导体开关T1/T4和与之反向并联的第四二极管D1/D4；所述第二桥臂包括第二和第三功率半导体开关T2、T3，其连接方式有如下三种：1、第二和第三功率半导体开关T2、T3反向并联；2、第二和第三功率半导体开关T2、T3串联；3、第二和第三功率半导体开关T2、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种AC-DC及DC-DC变换复用线路，其特征在于，包括交流输入端、直流输入端、两个功率变换桥臂电路及两个输出电容，两个所述功率变换桥臂电路分别通过开关K1和K1’连接交流输入端，同时分别通过开关K2和K3连接直流输入端的正负两极。/n

【技术特征摘要】
1.一种AC-DC及DC-DC变换复用线路，其特征在于，包括交流输入端、直流输入端、两个功率变换桥臂电路及两个输出电容，两个所述功率变换桥臂电路分别通过开关K1和K1’连接交流输入端，同时分别通过开关K2和K3连接直流输入端的正负两极。


2.根据权利要求1所述的AC-DC及DC-DC变换复用线路，其特征在于，每一所述功率变换桥臂电路均包括第一至第三桥臂，所述第一/第三桥臂包括第一/第四功率半导体开关，或所述第一/第三桥臂包括第一/第四二极管，或所述第一/第三桥臂包括第一功率半导体开关和与之反向并联的第一二极管/第四功率半导体开关和与之反向并联的第四二极管，所述第二桥臂包括第二和第三功率半导体开关，所述第一至第三桥臂的公共连接点通过电感连接交流输入端。


3.根据权利要求2所述的AC-DC及DC-DC变换复用线路，其特征在于，所述第二和第三功率半导体开关反向并联。


4.根据权利要求2所述的AC-DC及DC-DC变换复用线路，其特征在于，所述第二和第三功率半导体开关串联。


5.根据权利要求4所述的AC-DC及DC-DC变换复用线路，其特征在于，所述第二桥臂还包括第二和第三二极管，所述第二和第三二极管分别与第二和第三功率半导体开关反向并联。


6.根据权利要求3-5任意一项所述的AC-DC及DC-DC变换复用线路，其特征在于，所述交流输入端包括零线、火线、第一过流保护器件和第一电容，所述零线接两个输出电容的中点，同时通过第一电容与火线连接，所述第一过流保护器件串联于第一电容与火线之间或串联于第一电容与K1/K1’公共点之间。


7.根据权利要求6所述的AC-DC及DC-DC变换复用线路，其特征在于，所述直流...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐忠勇，
申请(专利权)人：徐忠勇，
类型：发明
国别省市：广东;44