间接式矩阵转换器及整流模块制造技术

一种间接式矩阵转换器，包括整流模块、逆变模块及控制单元，整流模块包括并联的三个T型桥臂，且每个T型桥臂包括双向开关及功率桥臂。功率桥臂包括串联的第一开关与第二开关，且双向开关的一端耦接第一交流电源，另一端耦接第一开关与一第二开关之间。控制单元输出多个控制信号控制整流模块与逆变模块，使第一交流电源转换为第二交流电源，或第二交流电源转换为第一交流电源。换为第一交流电源。换为第一交流电源。

【技术实现步骤摘要】
间接式矩阵转换器及整流模块


[0001]本专利技术是有关一种间接式矩阵转换器，特别涉及一种节省双向开关元件数量的间接式矩阵转换器。

技术介绍

[0002]交流/交流转换器是将交流电源转换为另一种交流电源的设备，其中为了提高功率密度及可靠性，一种可行的作法是考虑矩阵式转换器的架构。如图1所示为现有的直接式矩阵转换器的电路方块示意图，现有的直接式矩阵转换器是将三相输入和三个输出用九个双向开关202来进行切换，且每一相输入都有三个双向开关202连接到三相的输出。由图1所示，直接式矩阵转换器在第一交流电源Vac1与第二交流电源Vac2转换时，没有中介的能量转换元件，电压及电流的转换都在一级的转换器中完成。由于直接式矩阵转换器中，并无传统直流电解电容，因此可提升整体系统的功率密度。
[0003]但是，传统的直接式矩阵转换器需要九个双向开关202才能进行交流电源的双向转换，且由于双向开关202为特殊的功率晶体管元件，其价格较为昂贵，因此传统的直接式矩阵转换器的整体电路价格昂贵。此外，由于双向开关202也为整合型的封装元件，因此其体积较为庞大，无法缩小整体系统的电路体积。
[0004]因此，如何设计出一种间接式矩阵转换器及整流模块，利用间接式矩阵转换器的特殊电路结构设计，以大幅度地降低双向开关的使用量，进而更为提高整体系统的功率密度，以及降低整体系统的电路体积与电路成本，乃为本案专利技术人所研究的重要课题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术是提供一种具高功率密度及低双向开关的使用量的间接式矩阵转换器以克服现有技术的问题。因此，本专利技术的间接式矩阵转换器包括：整流模块，耦接第一交流电源，且包括并联的三个T型桥臂，每个T型桥臂包括：双向开关，包括第一端与第二端，第一端耦接第一交流电源。功率桥臂，包括串联的第一开关与第二开关，第一开关的一端与第二开关的一端耦接第二端，且第一开关的另一端为总线路径的正极端，第二开关的另一端为总线路径的负极端。逆变模块，耦接总线路径及第二交流电源。及控制单元，输出多个控制信号控制整流模块与逆变模块，使第一交流电源通过整流模块及逆变模块转换为第二交流电源，或第二交流电源通过逆变模块与整流模块转换为第一交流电源。
[0006]于一实施例中，其中第一开关并联第一二极管，且第二开关并联第二二极管；第一交流电源对正极端的第一电流路径为第一交流电源、双向开关、第一二极管及正极端；第一交流电源对负极端的第二电流路径为第一交流电源、双向开关、第二开关及负极端。
[0007]于一实施例中，其中正极端对第一交流电源的第三电流路径为正极端、第一开关、双向开关及第一交流电源；负极端对第一交流电源的第四电流路径为负极端、第二二极管、双向开关及第一交流电源。
[0008]于一实施例中，其中第一交流电源的交流电流为正值时，提供第一电流路径与第
二电流路径，且交流电流为负值时，提供第三电流路径与第四电流路径。
[0009]于一实施例中，其中双向开关包括：第一整流桥臂，包括串联的第一整流二极管与第二整流二极管，且第一整流二极管与第二整流二极管之间为第一端。晶体管，并联第一整流桥臂。及第二整流桥臂，并联第一整流桥臂，且包括串联的第三整流二极管与第四整流二极管，第三整流二极管与第四整流二极管之间为第二端。
[0010]于一实施例中，其中双向开关包括：第一晶体管，并联第三二极管，且第一晶体管的集电极为第一端。及第二晶体管，并联第四二极管，且第二晶体管的集电极为第二端。其中，第一晶体管串联第二晶体管，且第一晶体管的发射极耦接第二晶体管的发射极。
[0011]于一实施例中，其中双向开关包括：第一晶体管，并联第三二极管，且第一晶体管的发射极为第一端。及第二晶体管，并联第四二极管，且第二晶体管的发射极为第二端。其中，第一晶体管串联第二晶体管，且第一晶体管的集电极耦接第二晶体管的集电极。
[0012]于一实施例中，其中双向开关包括：第一晶体管，一端为第一端，且另一端为第二端。及第二晶体管，反向并联第一晶体管。
[0013]于一实施例中，其中正极端与负极端之间未包括储存直流电源的储能电容。
[0014]为了解决上述问题，本专利技术是提供一种整流模块，以克服现有技术的问题。因此，本专利技术的整流模块耦接第一交流电源，且包括：并联的三个T型桥臂，每个T型桥臂包括：双向开关，包括第一端与第二端，第一端耦接第一交流电源。功率桥臂，包括串联的第一开关与第二开关，第一开关的一端与第二开关的一端耦接第二端，且第一开关的另一端为总线路径的正极端，第二开关的另一端为总线路径的负极端。及控制单元，输出多个控制信号控制双向开关与功率桥臂，使第一交流电源通过双向开关与功率桥臂转换为直流电源，或直流电源通过功率桥臂与双向开关转换为第一交流电源。
[0015]于一实施例中，其中第一开关并联第一二极管，且第二开关并联第二二极管；第一交流电源对正极端的第一电流路径为第一交流电源、双向开关、第一二极管及正极端；第一交流电源对负极端的第二电流路径为第一交流电源、双向开关、第二开关及负极端。
[0016]于一实施例中，其中正极端对第一交流电源的第三电流路径为正极端、第一开关、双向开关及第一交流电源；负极端对第一交流电源的第四电流路径为负极端、第二二极管、双向开关及第一交流电源。
[0017]于一实施例中，其中第一交流电源的交流电流为正值时，提供第一电流路径与第二电流路径，且交流电流为负值时，提供第三电流路径与第四电流路径。
[0018]于一实施例中，其中双向开关包括：第一整流桥臂，包括串联的第一整流二极管与第二整流二极管，且第一整流二极管与第二整流二极管之间为第一端。晶体管，并联第一整流桥臂。及第二整流桥臂，并联第一整流桥臂，且包括串联的第三整流二极管与第四整流二极管，第三整流二极管与第四整流二极管之间为第二端。
[0019]于一实施例中，其中双向开关包括：第一晶体管，并联第三二极管，且第一晶体管的集电极为第一端。及第二晶体管，并联第四二极管，且第二晶体管的集电极为第二端。其中，第一晶体管串联第二晶体管，且第一晶体管的发射极耦接第二晶体管的发射极。
[0020]于一实施例中，其中双向开关包括：第一晶体管，并联第三二极管，且第一晶体管的发射极为第一端。及第二晶体管，并联第四二极管，且第二晶体管的发射极为第二端。其中，第一晶体管串联第二晶体管，且第一晶体管的集电极耦接第二晶体管的集电极。
[0021]于一实施例中，其中双向开关包括：第一晶体管，一端为第一端，且另一端为第二端。及第二晶体管，反向并联第一晶体管。
[0022]为了能更进一步了解本专利技术为实现预定目的所采取的技术、手段及技术效果，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图，相信本专利技术的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本专利技术加以限制者。
附图说明
[0023]图1为现有的直接式矩阵转换器的电路方块示意图；
[0024]图2为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种间接式矩阵转换器，包括：一整流模块，耦接一第一交流电源，且包括并联的三个T型桥臂，每个T型桥臂包括：一双向开关，包括一第一端与一第二端，该第一端耦接该第一交流电源；及一功率桥臂，包括串联的一第一开关与一第二开关，该第一开关的一端与该第二开关的一端耦接该第二端，且该第一开关的另一端为一总线路径的一正极端，该第二开关的另一端为该总线路径的一负极端；一逆变模块，耦接该总线路径及一第二交流电源；及一控制单元，输出多个控制信号控制该整流模块与该逆变模块，使该第一交流电源通过该整流模块及该逆变模块转换为该第二交流电源，或该第二交流电源通过该逆变模块与该整流模块转换为该第一交流电源。2.如权利要求1所述的间接式矩阵转换器，其中该第一开关并联一第一二极管，且该第二开关并联一第二二极管；该第一交流电源对该正极端的一第一电流路径为该第一交流电源、该双向开关、该第一二极管及该正极端；该第一交流电源对该负极端的一第二电流路径为该第一交流电源、该双向开关、该第二开关及该负极端。3.如权利要求2所述的间接式矩阵转换器，其中该正极端对该第一交流电源的一第三电流路径为该正极端、该第一开关、该双向开关及该第一交流电源；该负极端对该第一交流电源的一第四电流路径为该负极端、该第二二极管、该双向开关及该第一交流电源。4.如权利要求3所述的间接式矩阵转换器，其中该第一交流电源的一交流电流为一正值时，提供该第一电流路径与该第二电流路径，且该交流电流为一负值时，提供该第三电流路径与该第四电流路径。5.如权利要求1所述的间接式矩阵转换器，其中该双向开关包括：一第一整流桥臂，包括串联的一第一整流二极管与一第二整流二极管，且该第一整流二极管与该第二整流二极管之间为该第一端；一晶体管，并联该第一整流桥臂；及一第二整流桥臂，并联该第一整流桥臂，且包括串联的一第三整流二极管与一第四整流二极管，该第三整流二极管与该第四整流二极管之间为该第二端。6.如权利要求1所述的间接式矩阵转换器，其中该双向开关包括：一第一晶体管，并联一第三二极管，且该第一晶体管的集电极为该第一端；及一第二晶体管，并联一第四二极管，且该第二晶体管的集电极为该第二端；其中，该第一晶体管串联该第二晶体管，且该第一晶体管的发射极耦接该第二晶体管的发射极。7.如权利要求1所述的间接式矩阵转换器，其中该双向开关包括：一第一晶体管，并联一第三二极管，且该第一晶体管的发射极为该第一端；及一第二晶体管，并联一第四二极管，且该第二晶体管的发射极为该第二端；其中，该第一晶体管串联该第二晶体管，且该第一晶体管的集电极耦接该第二晶体管的集电极。8.如权利要求1所述的间接式矩阵转换器，其中该双向开关包括：一第一晶体管，一端为该第一端，且另一端为该第二端；及一第二晶体管，反向并联该第一晶体管。
9.如权利要求1所述的间接式矩阵转换器，其中该正极端与该负极端之间未包括储存一直流电源的一储能电容。10.如权利要求1所述的间接式矩阵转换器，其中该控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡凯维，邢雷锺，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：