基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器制造技术

基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器，该直流充电器包括伪图腾柱桥臂、滤波电路、单相网格三电平整流桥；所述伪图腾柱桥臂包括开关管：S

【技术实现步骤摘要】
基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器
本专利技术涉及电力电子电能变换
，具体涉及一种基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器。
技术介绍
随着近几年经济的飞速发展，电动汽车保有量不断攀升，发展纯电动汽车最重技术之一要是充电技术，大量充电站和充电桩的建设带来的大量充电设备接入电网，充电电源的性能会对电网和充电设备带来不同的影响。传统单相充电器的前端由于二极管整流桥的存在，使得充电器器的效率无法进一步提高，而全桥型的交直流变换器用全控开关管代替二极管作为整流桥，直流充电器的效率得到提高的同时，也带来了桥臂直通、开关损耗增大等问题。其中，伪图腾柱两电平整流电路结构以高效率、无桥臂直通的特点占据优势。但是伪图腾柱两电平器件承受直流侧电压，器件承受电压大、管子通态损耗大等问题，使得基于两电平伪图腾柱结构的直流充电器成本高、效率等问题。另外，两电平伪图腾柱结构限制直流充电器在中高压功率直流充电场合下的应用。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器，将传统的伪图腾柱式结构与三电平整流桥结合，利用一对双向开关管结构保持伪图腾柱两电平整流器优势的同时，利用三电平技术解决两电平整流器功率器件所受电压应力高的问题。该三电平整流器提高了电路的可靠性、降低开关电压应力、提高电流正弦度、降低了谐波含量。本专利技术采取的技术方案为：基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器，该直流充电器包括：伪图腾柱桥臂、滤波电路、单相网格三电平整流桥；所述伪图腾柱桥臂包括开关管：S1、S2，二极管D3、D4；所述滤波电路包括电感L1、L2；所述单相网格三电平整流桥包括二极管D1、D2，双回路网孔双向开关管、电容C1、C2、负载RL；双回路网孔双向开关管包括开关管S3、S4，二极管D5、D6，开关管S5、S6，二极管D7、D8；交流电源us一端分别连接二极管D1阳极、二极管D2阴极，交流电源us另一端分别连接电感L1一端、电感L2一端；电感L1另一端分别连接二极管D3阳极、开关管S1漏极、开关管S3源极、开关管S4漏极；电感L2另一端分别连接二极管D4阴极、开关管S2源极、开关管S5源极、开关管S6漏极；开关管S3漏极连接二极管D5阴极，二极管D5阳极连接二极管D6阴极，二极管D6阳极连接开关管S4源极；开关管S5漏极连接二极管D7阴极，二极管D7阳极连接二极管D8阴极，二极管D8阳极连接开关管S6源极；二极管D1阴极分别连接二极管D3阴极、开关管S2漏极、电容C1正极；二极管D2阳极分别连接二极管D4阳极、开关管S1源极、电容C2负极；电容C1负极分别连接二极管D5阳极、二极管D6阴极、二极管D7阳极、二极管D8阴极；负载RL两端分别连接电容C1正极、电容C2负极。所述伪图腾柱桥臂由全控开关管和二极管组成一对不对称的整流桥臂，每支桥臂包括1个功率开关器件，1个钳位二极管。所述单相网格三电平整流桥包含两个双向开关开关管，任意一个双向开关开关管由2个全控型开关管和2个二极管组成，与电感L1相连的结构为上网孔型双向开关，与电感L2相连的结构为下网孔型双向开关。所述单相网格三电平整流桥中包含两个相同结构的网孔双向开关，分别与两并联电感L1、L2连接，用于控制电感电流在电容之间的双向流通，实现桥臂之间的三电平输出。该直流充电器电路在交流电源的一端并联两个相同的电感，双管结构升压变换器使得部分开关管电压/电流应力较低，开关管的导通损耗小，电压增益更高。基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器中的桥臂采用伪图腾住式结构，保留伪图腾柱式结构不存在桥臂直通隐患、无开关管体二极管反向恢复问题，可靠性高、效率高等优点。所述开关管S1～S6均为带有体二极管的MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)或IGBT(绝缘栅双极型晶体管)。本专利技术一种基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器，具有如下有益效果：1)本专利技术采用伪图腾柱式结构，保留伪图腾柱整流器无桥臂直通隐患、无开关管体二极管反向恢复问题、可靠性高、效率高等优点。2)本专利技术将伪图腾柱结构与单相网格三电平整流桥相结合，在传统的伪图腾整流器的基础上，增加一组二极管桥臂和双向开关管，降低了开关应力，解决了开关管耐压高的问题，适合高压输出场合。3)本专利技术采用双回路网孔双向开关管分别与电感L1、L2相连，单个网孔双向开关管的损坏不会影响电路的三电平输出，使得直流充电电路的可靠性大大提高。4)本专利技术基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器，融合伪图腾柱整流技术及三电平拓扑技术，相对于传统的升压功率因数校正整流器，能有效地降低开关管的应力，开关管的导通损耗小，且不存在桥臂直通现象；同时由于电路中存在网孔型双向开关支路，基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器的可靠性被大大提高。附图说明图1为本专利技术一种基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器主拓扑结构图。图2为本专利技术一种基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器工作状态阶段一图。图3为本专利技术一种基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器工作状态阶段二图。图4为本专利技术一种基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器工作状态阶段三图。图5为本专利技术一种基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器工作状态阶段四图。图6为本专利技术一种基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器工作状态阶段五图。图7为本专利技术一种基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器工作状态阶段六图。图8为本专利技术一种基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器中开关管S1～S6对应的脉冲分配图。图9为本专利技术一种基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器稳定状态下输入侧电压电流波形图。图10为本专利技术一种基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器稳定状态下电感L1的电流波形图。图11为本专利技术一种基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器稳定状态下电感L2的电流波形图。图12为本专利技术一种基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器稳定状态下电压uB1O波形图。图13为本专利技术一种基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器稳定状态下电压uB2O波形图。图14为本专利技术一种基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器稳定状态下直流输出电压udc波形图。具体实施方式如图1所示，基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器，该直流充电器包括一对伪图腾柱桥臂、滤波电路、单相网格三电平整流桥。所述一对伪图腾柱桥臂结构包括两个全控功率开关管S1、S2，2个普通二极管D3、D4，由全控开关管和二极管组成一对不对称的整流桥臂，每支桥臂包括1个功率开关器件，1个钳位二极管。S1漏极与电感L1和二极管D3阳极相连于节点B1，S2源极与电感L2和二极管D4阴极相连于节点B2。所述滤波电路由滤波电感L1和L2组成，两个电感完全一致，分别与全控开关管S1的漏极、S2的源极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器，其特征在于该直流充电器包括：/n伪图腾柱桥臂、滤波电路、单相网格三电平整流桥；/n所述伪图腾柱桥臂包括开关管：S

【技术特征摘要】
1.基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器，其特征在于该直流充电器包括：
伪图腾柱桥臂、滤波电路、单相网格三电平整流桥；
所述伪图腾柱桥臂包括开关管：S1、S2，二极管D3、D4；
所述滤波电路包括电感L1、L2；
所述单相网格三电平整流桥包括二极管D1、D2，双回路网孔双向开关管、电容C1、C2、负载RL；
双回路网孔双向开关管包括开关管S3、S4，二极管D5、D6，开关管S5、S6，二极管D7、D8；
交流电源us一端分别连接二极管D1阳极、二极管D2阴极，交流电源us另一端分别连接电感L1一端、电感L2一端；
电感L1另一端分别连接二极管D3阳极、开关管S1漏极、开关管S3源极、开关管S4漏极；
电感L2另一端分别连接二极管D4阴极、开关管S2源极、开关管S5源极、开关管S6漏极；
开关管S3漏极连接二极管D5阴极，二极管D5阳极连接二极管D6阴极，二极管D6阳极连接开关管S4源极；
开关管S5漏极连接二极管D7阴极，二极管D7阳极连接二极管D8阴极，二极管D8阳极连接开关管S6源极；
二极管D1阴极分别连接二极管D3阴极、开关管S2漏极、电容C1正极；
二极管D2阳极分别连接二极管D4阳极、开关管S1源极、电容C2负极；
电容C1负极分别连接二极管D5阳极、二极管D6阴极、二极管D7阳极、二极管D8阴极；
负载RL两端分别连接电容C1正极、电容C2负极。


2.根据权利要求1所述基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器，其特征在于：所述伪图腾柱桥臂为全控开关管和二极管组成一对不对称的整流桥臂，每支桥臂包括1个功率开关器件，1个钳位二极管。


3.根据权利要求1所述基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器，其特征在于：所述单相网格三电平整流桥包含两个双向开关开关管，任意一个双向开关开关管由2个全控型开关管和2个二极管组成，与电感L1相连的结构为上网孔型双向开关，与电感L2相连的结构为下网孔型双向开关。


4.根据权利要求1所述基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：马辉，徐甜川，敬成，代红，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42