一种三单相兼容MISN变换器制造技术

本发明专利技术涉及一种三单相兼容MISN变换器，其特征在于：三相交流电源与三相滤波电感L以及MISN模块连接，所述三相交流电源与三相滤波电感L之间分别设置开关S

【技术实现步骤摘要】
一种三单相兼容MISN变换器


[0001]本专利技术属于充电变换器结构领域，具体涉及一种三单相兼容MISN(Modular Inductive Switching Network)变换器。

技术介绍

[0002]近年来，随着新能源汽车行业的迅猛发展，纯电动汽车(BEV)续航里程不断增加，汽车充电功率也逐渐增大。电动汽车有直流快充和交流慢充两种方式，直流快充通过公共充电桩设备直接对电池充电，由于目前基础设施建设不全面，直流快充便利性不足；交流慢充通过车载充电机(OBC)对电池充电，电动汽车直接与电网连接，由于交流充电桩成本低，建设灵活，是现阶段电动汽车的主要充电方式。在电动汽车发展初期，电动汽车电池容量较小，OBC的功率在3.3kW左右；如今电动汽车电池容量增加了数倍，车载充电机的功率也提高到6.6kW以上。为了进一步提高交流充电功率，OBC向着三相/单相兼容的方向发展，其功率可以提高到11kW或22kW。
[0003]目前，三/单相兼容车载充电机的前级PFC变换器主要有两种方案，模块式和集成式。模块式的方案是基于现有的单相变换器，利用继电器或其他种类的可控开光，将其拼凑成可连接三相或单相电网运行的变换器。该方法的主要优势是开发成本低，不需要增加额外的技术研发成本；但是相对的，模块式的方案电路元件利用率低，功率密度较低。因此，工业界开始推出集成式的方案，基于经典两电平三相六桥（3phase 6bridge, 2L6B）臂拓扑构建的三相/单相兼容变换器，其在三相或单相运行电路复合，提高了元件利用率。两电平方案的缺点在于其交流侧电感伏秒较大，从而使得电感以及差模滤波器部分的体积大，限制了变换器的功率密度。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的技术方案。因此，本专利技术的一个方面，提供了一种三单相兼容MISN变换器，其特征在于：三相交流电源与三相滤波电感L以及MISN模块连接，所述三相交流电源与三相滤波电感L之间分别设置开关S
a
、S
b
、S
c
，所述中点O与所述三相交流电源连接开关S
o
，并最终连接在开关S1、S2、S3、S4、S5、S6组成的整流桥中点；三相运行时电路采用三相四线制接法，三相中性点连接在直流输出母线的中点O。
[0005]优选的，当选通开关S
a
、S
b
、S
c
、S
o
全部闭合后，所述变换器就形成了三相兼容MISN变换器；而选通开关S
a
、S
b
、S
c
中的任一个与S
o
闭合后，所述变换器就形成了单相兼容MISN变换器。
[0006]本专利技术还提供一种二极管整流型兼容MISN变换器，其特征在于：三相交流电源与三相滤波电感L以及MISN模块连接，并最终连接在二极管组成的整流桥中点；
三相运行时电路采用三相四线制接法，三相中性点连接在直流输出母线的中点O。
[0007]优选的，交流电源经滤波电感L以及MISN模块与整流桥桥臂中点连接；交流电源经滤波电感L以及MISN模块与整流桥桥臂中点连；交流电源经滤波电感L以及MISN模块与整流桥桥臂中点连接。
[0008]优选的，A相等效电路中，MISN变换器二极管模式为：在工频正半周期时，A相整流桥上管S1导通，桥臂中点电压；而在负半周期时，A相整流桥的下管S2导通，桥臂中点电压，所以是方波电压，Vo是输出电压。
[0009]优选的，B相等效电路的电压电流的相位与A相等效电路中的电压电流的相位相差120
°
；C相等效电路的电压电流的相位与B相等效电路中的电压电流的相位相差120
°
。
[0010]本专利技术还提供一种基于二极管整流型兼容MISN变换器的稳态电压计算方法，其特征在于：的基波电压与输入电压相等，即：其中，是角频率*时间，U
A
为输入电压的有效值；的基波电压表达式为：由此可以得到输出电压Vo的表达式为：本专利技术还提供一种可控开关的三单相兼容MISN变换器，该变换器是将二极管整流型三单相兼容MISN变换器中的二极管替换为可控开关，其特征在于，具体包括：三相交流电源、开关、三相滤波电感L、MISN模块以及可控开关和直流输出组成的三相桥臂；其中，三相交流电源的每一个都连接一个开关，每一个开关各自连接一个相同的滤波电感L，而各个滤波电感L分别与MISN模块连接；三相交流电源的每一个对应的MISN模块分别连接三相桥臂中可控开关的中点a、b、c，三相交流电源的另一个端均连接在直流输出母线的中点O。
[0011]优选的，所述MISN变换器存在两个控制变量，即MISN模块的占空比以及整流桥整流桥的占空比。
[0012]本专利技术还提供一种基于可控开关的三单相兼容MISN变换器的稳态电压计算方法，其特征在于：采用了相角斩波调制的驱动方案，整流桥的中点电压增加了斩波角，其基波电压的表达式变为：此时根据稳态时输入电压等于该基波分量，可以推导出加入相角斩波调制后输出电压Vo表达式：输出电压Vo受到斩波角的影响，斩波角越大，稳态时输出电压Vo越大。
[0013]本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：MISN变换器在2L6B拓扑的基础上，在交流侧电感上串联MISN多电平模块，可以有效减小电感以及滤波器的体积，进一步提高集成式三单相兼容PFC变换器的功率密度。
[0014]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，还可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述说明和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0015]图1为三单相兼容MISN变换器电路结构图；图2为三相兼容MISN变换器电路结构图；图3为单相兼容MISN变换器电路结构图；图4为MISN模块中多个级联的H桥单元结构图；图5为二极管整流型三相兼容MISN变换器电路结构图；图6为以A相导通为例的二极管整流型单相兼容MISN变换器电路结构图；图7为MISN变换器二极管模式的电路原理图；图8为稳态下，二极管整流型MISN变换器的MISN模块充放电平衡电路原理图；图9为可控开关的三相兼容MISN变换器电路结构图；图10为可控开关的单相兼容MISN变换器电路结构图；图11为基于可控开关的整流桥中点电压波形图；图12为加入整流桥相角斩波调制的电路工作原理图；图13为稳态下，可控开关型MISN变换器的MISN模块充放电平衡电路原理图；图14为变换器电压增益与斩波角的关系曲线。
具体实施方式
[0016]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例
所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三单相兼容MISN变换器，其特征在于：三相交流电源与三相滤波电感L以及MISN模块连接，所述三相交流电源与三相滤波电感L之间分别设置开关Sa、S
b
、Sc，中点O与所述三相交流电源连接开关So，并最终连接在开关S1、S2、S3、S4、S5、S6组成的整流桥中点；三相运行时电路采用三相四线制接法，三相中性点连接在直流输出母线的中点。2.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于：当选通开关S
a
、S
b
、S
c
、S
o
全部闭合后，所述变换器就形成了三相兼容MISN变换器；而选通开关S
a
、S
b
、S
c
中的任一个与S
o
闭合后，所述变换器就形成了单相兼容MISN变换器。3.一种二极管整流型三单相兼容MISN变换器，其特征在于：三相交流电源与三相滤波电感L以及MISN模块连接，并最终连接在二极管组成的整流桥中点；三相运行时电路采用三相四线制接法，三相中性点连接在直流输出母线的中点。4.根据权利要求3所述的变换器，其特征在于：交流电源经滤波电感L以及MISN模块与整流桥桥臂中点连接；交流电源经滤波电感L以及MISN模块与整流桥桥臂中点连；交流电源经滤波电感L以及MISN模块与整流桥桥臂中点连接。5.根据权利要求3所述的变换器，其特征在于：A相等效电路中，MISN变换器二极管模式为：在工频正半周期时，A相整流桥上管S1导通，桥臂中点电压；而在负半周期时，A相整流桥的下管S2导通，桥臂中点电压，所以是方波电压，Vo是输出电压。6.根据权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴新科，赵问鼎，
申请(专利权)人：浙江大学杭州国际科创中心，
类型：发明
国别省市：