本发明专利技术提供一种三相单级式谐振型电能变换装置，包括AC/DC整流电路和DC/DC谐振电路，AC/DC整流电路输入端连接三相交流电，输出端包括第一端子、第二端子和第三端子，所述第一端子输出所述三相交流电的正向最大值，所述第二端子输出三相交流电的中间值，所述第三端子输出三相交流电的反向最大值，DC/DC谐振电路与所述AC/DC整流电路的输出端连接，且包括三电平桥式单元，所述三电平桥式单元的输入端与第一端子和第三端子连接，所述三电平桥式单元的桥臂中点与所述第二端子连接。本发明专利技术电能变换装置实现功率因数校正和输出电流或电压调节，提高了电能变换装置的可靠性、转换效率和功率密度。功率密度。功率密度。
【技术实现步骤摘要】
三相单级式谐振型电能变换装置及控制方法
[0001]本专利技术属于电能变换领域，具体涉及一种矩阵式全桥电路的控制方法。
技术介绍
[0002]隔离型AC/DC变换器通常采用两级式结构，前级采用三相PFC变换器结构，完成三相电流控制任务，应付各种电网畸变问题，保证电网电能质量，后级采用隔离型DCDC结构，实现供电侧和用电侧之间的电气隔离，在不同负载条件下实现输出电压稳定。但由于是两级功率变换，该结构存在变换效率低，成本高等缺点。另外，两级式结构还需要体积庞大母线电容器（通常采用便宜且寿命短的电解电容）来缓冲前后级变换器的能量，这会降低变换器的可靠性，并限制其功率密度的优化。
[0003]相比于两级式结构，单级式ACDC变换器结构可通过减少能量变换等级和移除中间直流母线电容来提高整体效率和变换器的功率密度，更符合于当前AC/DC电源设备的设计要求。
[0004]已知技术中，通过复杂的控制策略也可实现单级式ACDC能量变换，但无法保证在全负载条件下所有开关管实现软开关，限制了这类变换器的推广应用。
技术实现思路
[0005]为了解决
技术介绍
中的技术问题，本专利技术将DC/DC谐振电路加入到低频整流变换过程中，借助LLC谐振单元实现三电平桥式单元中高频开关管的软开关以降低开关损耗，同时利用DC/DC谐振电路的宽增益特性通过调节三电平桥式单元中高频开关管的开关频率和占空比完成三相输入电流控制以及输出电压或电流的控制。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术主要采用以下技术方案：一种三相单级式谐振型电能变换装置，包括，AC/DC整流电路，其输入端连接三相交流电，所述AC/DC整流电路的输出端包括第一端子、第二端子和第三端子，所述第一端子输出所述三相交流电的正向最大值，所述第二端子输出三相交流电的中间值，所述第三端子输出三相交流电的反向最大值，DC/DC谐振电路，与所述AC/DC整流电路的输出端连接，包括，三电平桥式单元、谐振单元和输出整流滤波单元，所述三电平桥式单元的输入端与第一端子和第三端子连接，所述三电平桥式单元的桥臂中点与所述第二端子连接，所述谐振单元的输入端与所述三电平桥式单元的输出端并联，所述整流滤波单元与所述谐振单元的输出端并联。
[0007]上述AC/DC整流电路包括，三相整流单元，所述三相整流单元包括A相桥臂模块、B相桥臂模块和C相桥臂模块，所述A相桥臂模块、B相桥臂模块和C相桥臂模块并联，所述三相交流电分别与所述A相桥臂模块、B相桥臂模块和C相桥臂模块的桥臂中点连接，所述AC/DC整流电路还包括A相双向开关、B相双向开关和C相双向开关，所述A相双向开关、B相双向开关和C相双向开关的一端分别与所述A相桥臂模块、B相桥臂模块和C相桥臂模块的桥臂中点连接，另一端并联后为第二端子，三相交流电的A相、B相和C相分别与所述A相桥臂模块、B相
桥臂模块和C相桥臂模块的桥臂中点连接。
[0008]上述谐振单元包括电感、电容和变压器，所述电感、电容和变压器串联连接。
[0009]上述三电平桥式单元为半桥三电平桥式单元或者全桥三电平桥式单元。
[0010]本专利技术还提供一种三相单级式谐振型电能变换装置的控制方法，包括，步骤T01采样所述三相交流电，比较每相交流电的电压绝对值，电压绝对值为最大值的相位为第一相位、电压绝对值为中间值的相位为第二相位以及电压绝对值为最小值的相位为第三相位；步骤T02关断第一相位和第二相位连接的所述双向开关，所述双向开关为所述A相双向开关、B相双向开关和C相双向开关，闭合第三相位连接的所述双向开关，所述双向开关为所述A相双向开关、B相双向开关和C相双向开关；步骤T03采样输出电流，并与输出电流参考值进行调节生成第一参考值，所述第一参考值与三相交流电的第二相位电压相乘生成该相位电流的参考值，并和该相位电流的采样值进行调节生成三电平桥式单元中开关的第一占空比；步骤T04所述第一参考值与三相交流电的第一相位电压相乘生成该相位电流的参考值，并和该相位电流的采样值进行调节后生成三电平桥式单元中开关控制的开关周期；步骤T05所述开关周期大于第一设定值时，所述开关周期设定为第一设定值，所述第一参考值与三相交流电的第一相位电压相乘生成该相位电流的参考值，并和该相位电流的采样值进行调节后生成三电平桥式单元中开关控制的第二占空比。
[0011]第一占空比与所述开关周期相乘的时间为第一时刻，开关控制周期起始至第一时刻之间，控制所述谐振单元两端的电压为第一端子和第二端子之间的电压。
[0012]第一时刻至二分之一开关周期之间，控制所述谐振单元两端的电压为第一端子和第三端子之间的电压或第三端子和第二端子之间的电压。
[0013]第二占空比与所述开关周期相乘的时间为第二时刻，第一时刻至第二时刻之间，控制所述谐振单元两端的电压为第一端子和第三端子之间的电压或第三端子和第二端子之间的电压。
[0014]第二时刻至二分之一开关周期之间，控制所述谐振单元两端的电压为零。
[0015]所述开关周期包括正半周期和负半周期，所述正半周期和负半周期中控制所述谐振单元两端的电压正负对称。
[0016]所述开关周期包括正半周期和负半周期，所述正半周期中控制所述谐振单元两端的电压具有输入电压，所述负半周期中控制所述谐振单元两端的电压为零。
[0017]本专利技术将各种形式的DC/DC谐振电路加入到低频整流AC/DC整流电路中，借助LLC谐振单元保证高频开关管在所有情况下实现软开关以降低开关损耗，同时利用DC/DC谐振电路的宽增益特性调节输出电压或电流以及三相输入电流。利用低频整流AC/DC整流电路将三个相电压变为三个线电压，来应对畸变且不平衡的电网情况。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本专利技术的三相单级式谐振变换装置原理框图。
[0020]图2为本专利技术的三相单级式谐振变换装置第一具体实施例。
[0021]图3为本专利技术的三相单级式谐振变换装置第二具体实施例。
[0022]图4为本专利技术的三相单级式谐振变换装置第三具体实施例。
[0023]图5为本专利技术的三相单级式谐振变换装置第四具体实施例。
[0024]图6为本专利技术的三相单级式谐振变换装置第五具体实施例。
[0025]图7为图2
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图6中AC/DC整流电路中关键点波形图。
[0026]图8为图11所示控制方法控制图4所示实施例中DC/DC谐振电路的关键点波形图。
[0027]图9为图11所示控制方法控制图6所示实施例中DC/DC谐振电路在第一工作状态下关键点波形图。
[0028]图10为图11所示控制方法控制图6所示实施例中DC/DC谐振电路在第二工作状态下关键点波形图。
[0029]图11本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种三相单级式谐振型电能变换装置，其特征在于，包括，AC/DC整流电路，其输入端连接三相交流电，所述AC/DC整流电路的输出端包括第一端子、第二端子和第三端子，所述第一端子输出所述三相交流电的正向最大值，所述第二端子输出三相交流电的中间值，所述第三端子输出三相交流电的反向最大值，DC/DC谐振电路，与所述AC/DC整流电路的输出端连接，包括，三电平桥式单元、谐振单元和输出整流滤波单元，所述三电平桥式单元的输入端与第一端子和第三端子连接，所述三电平桥式单元的桥臂中点与所述第二端子连接，所述谐振单元的输入端与所述三电平桥式单元的输出端并联，所述整流滤波单元与所述谐振单元的输出端并联。2.根据权利要求1所述的一种三相单级式谐振型电能变换装置，其特征在于，所述AC/DC整流电路包括，三相整流单元，所述三相整流单元包括A相桥臂模块、B相桥臂模块和C相桥臂模块，所述A相桥臂模块、B相桥臂模块和C相桥臂模块并联，所述三相交流电分别与所述A相桥臂模块、B相桥臂模块和C相桥臂模块的桥臂中点连接，所述AC/DC整流电路还包括A相双向开关、B相双向开关和C相双向开关，所述A相双向开关、B相双向开关和C相双向开关的一端分别与所述A相桥臂模块、B相桥臂模块和C相桥臂模块的桥臂中点连接，另一端并联后为第二端子，三相交流电的A相、B相和C相分别与所述A相桥臂模块、B相桥臂模块和C相桥臂模块的桥臂中点连接。3.根据权利要求2所述的一种三相单级式谐振型电能变换装置，其特征在于，所述谐振单元包括电感、电容和变压器，所述电感、电容和变压器串联连接。4.根据权利要求3所述的一种三相单级式谐振型电能变换装置，其特征在于，所述三电平桥式单元为半桥三电平桥式单元。5.根据权利要求3所述的一种三相单级式谐振型电能变换装置，其特征在于，所述三电平桥式单元为全桥三电平桥式单元。6.一种三相单级式谐振型电能变换装置的控制方法，应用于如权利要求1
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5任一项所述的一种三相单级式谐振型电能变换装置，其特征在于，包括，步骤T01采样所述三相交流电，比较每相交流电的电压绝对值，电压绝对值为最大值的相位为第一相位、电压绝对值为中间值的相位为第二相位以及电压绝对值为最小值的相位为第三相位；步骤T02关断第一相位和第二相位连接的所述双向开关，所述双向开关为所述A相双向开关、B相双向开关和C相双向开关，闭合第三相位连接的所述双向开关，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李想，郭留牛，胡海兵，孙巨禄，徐明，高明智，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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