一种高效单相隔离双向矩阵型AC-DC变换器装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种高效单相隔离双向矩阵型AC

【技术实现步骤摘要】
一种高效单相隔离双向矩阵型AC
‑
DC变换器装置


[0001]本专利技术涉及小型的整流器电路设计
，具体涉及一种高效单相隔离双向矩阵型AC
‑
DC变换器装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着电动汽车行业的高速发展，电动汽车的配套设施也随之步入人们的视野中。电动汽车的充电器就是电动汽车发展中所必须研究的问题。电动汽车的充电器要求满足几个主要条件，单位功率因数、高功率密度、带隔离、双向功率转换、高效率等。
[0003]从提高功率密度的角度来看，减小变换器中的电感和电容是最主要的手段。因此，通常采用高频变压器，使变换器工作在高频状态，减少对滤波电感和电容的需求，同时减少对变压器漏感的需求，从而减少变换器的体积，提高功率密度减少成本。
[0004]从减少功率损耗的角度来看，由于变换器工作在高频状态下，开关损耗是不可忽视的一部分。因此，通过使变换器工作在软开关条件下，能够十分有效的减少损耗。
[0005]而现有技术中，传统的充电器通常采用两级结构，即先AC
‑
DC再DC
‑
DC的组合，但是这样两级之间需要增加一个直流母线电容，且还存在以上提及的体积大和效率低的问题。
[0006]为了减少这一部分的成本，进一步提高功率密度。本专利技术设计了一种高效单相隔离双向矩阵型AC
‑
DC变换器装置，既能够省去两级结构中间的直流电容，又满足充电器所要求的单位功率因数、高功率密度、带隔离、双向功率转换、高效率等条件。

技术实现思路

[0007](一)要解决的技术问题
[0008]针对现有供电器的缺陷，本专利技术提供一种高效单相隔离双向矩阵型AC
‑
DC变换器装置，消除了两级式AC
‑
DC、DC
‑
DC式变换器的结构，同时能够实现软开关提高效率，同时减少了直流母线电容的使用，以降低成本、提高功率密度，使得其特别适合用于电动汽车的充电器中。
[0009](二)技术方案
[0010]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0011]本专利技术提供了一种高效单相隔离双向矩阵型AC
‑
DC变换器装置，包括依次连接的交流输入电源(1)、输入滤波器(2)、单相矩阵型H桥电路(3)、变压器(4)、电压型H桥电路(5)、输出电容(6)和直流电源(7)；所述输入滤波器(2)包括滤波电感L1和滤波电容C1；所述单相矩阵型H桥电路(3)包括八个功率三极开关管S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8；所述滤波电感L1的一端与交流输入电源(1)的一端连接，滤波电感L1的另一端与滤波电容C1的一端以及S1的集电极和S5的集电极相连；所述滤波电容C1的另一端与交流输入电源(1)的另一端和S4、S8的集电极相连；S1的发射极与S2的发射极相连；S2的集电极与S3的集电极和变压器(4)的原边的一端相连；S3的发射极与S4的发射极相连；S4的集电极与输入滤波器(2)的另一端和S8的集电极相连；S5的发射极与S6的发射极相连；S6的集电极与S7的集电极和变压器(4)的原
边的另一端相连；S7的发射极与S8的发射极相连。
[0012]进一步的，所述电压型H桥电路(5)包括四个功率三极开关管S9、S
10
、S
11
、S
12
；S9的集电极与S
11
的集电极、输出电容(6)的一端和直流电源(7)的一端相连；S9的发射极与S
10
的集电极和变压器(4)的副边的一端相连；S
10
的发射极与S
12
的发射极、输出电容(6)的另一端和直流电源(7)的另一端相连；S
11
的发射极与S
12
的集电极和变压器(4)的副边的另一端相连。
[0013]进一步的，所述变压器(4)包括一个原副边变比为1：n的高频变压器以及一个变压器漏感L2；所述高频变压器原边的一端与S2、S3的集电极相连；高频变压器原边的另一端与S6、S7的集电极相连；高频变压器副边的一端与变压器漏感L2的一端相连；高频变压器副边的另一端与电压型H桥电路(5)中的功率三极管S
11
的发射极和S
12
的集电极相连；变压器漏感L2的另一端与电压型H桥电路(5)中的功率三极管S9的发射极和S
10
的集电极相连。
[0014]进一步的，所述功率三极开关管S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S
10
、S
11
、S
12
具体类型是IGBT或者MOSFET。
[0015]进一步的，假设功率要求正向传输时，该AC
‑
DC变换器装置按照如下方式运行：
[0016]当交流输入电源的电压v
s
＞0时，运行状态依次为1,2,3,4；
[0017]当交流输入电源电压v
s
≤0时，运行状态依次为5,6,7,8；
[0018]1)运行状态1时，单相矩阵型H桥电路(3)中S1、S2、S7、S8导通，S3、S4、S5、S6关断，电压型H桥电路(5)中S9、S
12
关断，S
10
、S
11
导通；
[0019]2)运行状态2时，单相矩阵型H桥电路(3)中S1、S2、S7、S8导通，S3、S4、S5、S6关断，电压型H桥电路(5)中S9、S
12
导通，S
10
、S
11
关断；
[0020]3)运行状态3时，单相矩阵型H桥电路(3)中S1、S2、S7、S8关断，S3、S4、S5、S6导通，电压型H桥电路(5)中S9、S
12
导通，S
10
、S
11
关断；
[0021]4)运行状态4时，单相矩阵型H桥电路(3)中S1、S2、S7、S8关断，S3、S4、S5、S6导通，电压型H桥电路(5)中S9、S
12
关断，S
10
、S
11
导通；
[0022]5)运行状态5时，单相矩阵型H桥电路(3)中S1、S2、S7、S8导通，S3、S4、S5、S6关断，电压型H桥电路(5)中S9、S
12
关断，S
10
、S
11
导通；
[0023]6)运行状态6时，单相矩阵型H桥电路(3)中S1、S2、S7、S8导通，S3、S4、S5、S6关断，电压型H桥电路(5)中S9、S
12
导通，S
10
、S
11
关断；
[0024]7)运行状态7时，单相矩阵型H桥电路(3)中S1、S2、S7、S8关断，S3、S4、S5、S6导通，电压型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效单相隔离双向矩阵型AC
‑
DC变换器装置，其特征在于：包括依次连接的交流输入电源(1)、输入滤波器(2)、单相矩阵型H桥电路(3)、变压器(4)、电压型H桥电路(5)、输出电容(6)和直流电源(7)；所述输入滤波器(2)包括滤波电感L1和滤波电容C1；所述单相矩阵型H桥电路(3)包括八个功率三极开关管S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8；所述滤波电感L1的一端与交流输入电源(1)的一端连接，滤波电感L1的另一端与滤波电容C1的一端以及S1的集电极和S5的集电极相连；所述滤波电容C1的另一端与交流输入电源(1)的另一端和S4、S8的集电极相连；S1的发射极与S2的发射极相连；S2的集电极与S3的集电极和变压器(4)的原边的一端相连；S3的发射极与S4的发射极相连；S4的集电极与输入滤波器(2)的另一端和S8的集电极相连；S5的发射极与S6的发射极相连；S6的集电极与S7的集电极和变压器(4)的原边的另一端相连；S7的发射极与S8的发射极相连。2.根据权利要求1所述的一种高效单相隔离双向矩阵型AC
‑
DC变换器装置，其特征在于，所述电压型H桥电路(5)包括四个功率三极开关管S9、S
10
、S
11
、S
12
；S9的集电极与S
11
的集电极、输出电容(6)的一端和直流电源(7)的一端相连；S9的发射极与S
10
的集电极和变压器(4)的副边的一端相连；S
10
的发射极与S
12
的发射极、输出电容(6)的另一端和直流电源(7)的另一端相连；S
11
的发射极与S
12
的集电极和变压器(4)的副边的另一端相连。3.根据权利要求2所述的高效单相隔离双向矩阵型AC
‑
DC变换器装置，其特征在于，所述变压器(4)包括一个原副边变比为1：n的高频变压器以及一个变压器漏感L2；所述高频变压器原边的一端与S2、S3的集电极相连；高频变压器原边的另一端与S6、S7的集电极相连；高频变压器副边的一端与变压器漏感L2的一端相连；高频变压器副边的另一端与电压型H桥电路(5)中的功率三极管S
11
的发射极和S
12
的集电极相连；变压器漏感L2的另一端与电压型H桥电路(5)中的功率三极管S9的发射极和S
10
的集电极相连。4.根据权利要求2所述的一种高效单相隔离双向矩阵型AC
‑
DC变换器装置，其特征在于，所述功率三极开关管S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S
10
、S
11
、S
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具体类型是IGBT或者MOSFET，C1为薄膜电容，输出电容(6)为电解电容。5.根据权利要求2所述的一种高效单相隔离双向矩阵型AC
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DC变换器装置，其特征在于，假设功率要求正向传输时，该AC
‑
DC变换器装置按照如下方式运...

【专利技术属性】
技术研发人员：言书田，孙尧，邓国良，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：