电力转换器制造技术

一种用于在包括三相电压的AC信号与电流隔离式DC信号之间进行转换的电转换器(100)，该电转换器包括：三个相端子(A，B，C)和两个DC端子(P，N)；第一转换器级(11)，该第一转换器级用于在该三个相端子处提供的三相电压与第一中间节点(T)和第二中间节点(B)处的第一信号之间进行转换并且包括相选择器(25)，该相选择器包括被配置为将该三个相端子(A，B，C)选择性地连接到第三中间节点(I)的第一有源开关(S

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力转换器


[0001]本专利技术涉及电力转换领域。特别地，本专利技术涉及一种用于在三相AC与DC之间进行电流隔离转换的电转换器。

技术介绍

[0002]如用于为电池驱动的电动车辆充电的电源等典型的三相电流隔离电源包括具有耦合到隔离式DC/DC转换器单元的功率因数校正(PFC)单元的三相整流器。隔离式DC/DC转换器单元在三相整流器单元的DC输出与车辆的电池之间转换电力，该三相整流器单元的DC输出具有700V至800V范围内的典型电压水平，并且该车辆的电池具有250V至450V范围内的典型电压水平。在DC/DC转换器单元的输入电压(例如700V至800V)明显高于DC/DC转换器单元的输出电压(例如250V至450V)的情况下，隔离式DC/DC转换器单元通常包括两个耦合的串入并出隔离式DC/DC转换器。
[0003]以下文献结合图3(a)描述了包括升压型整流器单元和连接在升压整流器的输出电容器之间的两个隔离式DC/DC转换器的三相电源：Barbosa P.etal.,“Analysis and evaluation of the two
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switch three
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level boost rectifier”,32
nd annual IEEE Power Electronics Specialists Conference 2001 Conference proceedings,vol.3,17 June 2001,pp.1659
‑
1664[Barbosa P.等人,“双开关三电平升压整流器的分析和评估”,第32届IEEE电力电子专家年会2001会议论文集,第3卷,2001年6月17日,第1659
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1664页]。整流器单元包括具有耦合到每个相输入的电感器的输入滤波器、无源三相桥式整流器、升压电路和共享DC总线电压的两个输出电容器。
[0004]与上述电源相关联的一个缺点是它们往往笨重且昂贵。
[0005]以下文献描述了改进的Swiss型整流器：Silva M.et al.,“Isolated Swiss
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Forward Three
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Phase Rectifier with Resonant Reset”,IEEE Transactions on Power Electronics,Vol.31,No.7,2016,pp.4795
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4808[Silva M.等人,“带谐振复位的隔离Swiss正向三相整流器”,IEEE电力电子学汇刊,第31卷,2016年第7期,第4795
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4808页]。Swiss整流器的PFC操作基本上是通过两个堆叠的DC/DC降压转换器和一个有源选择器电路的组合来实现的，该有源选择器电路包括连接到DC/DC降压转换器的公共节点的三个双向开关以允许有源三次谐波电流注入。在其改进的整流器中，这两个DC/DC降压转换器被两个隔离式DC/DC转换器取代。这样就不需要提供次级隔离级。上述转换器的一个缺点是，施加到隔离式DC/DC转换器的输入电压在AC输入相电压的过零点处变为零，导致隔离式DC/DC转换器在这些过零点处的可控性较差，从而导致AC输入电流的总谐波失真较高。同样，隔离式DC/DC转换器的输入电压范围很宽，导致隔离式DC/DC转换器的工作效率低下，从而需要隔离式DC/DC转换器具有过大尺寸。

技术实现思路

[0006]本领域需要提供一种改进的电流隔离式三相AC/DC电源。特别地，本专利技术的目的是
提供更紧凑且更经济的这种电源。目的是提供具有与现有技术的上述类型的电源类似或甚至更好的性能特性的这种电源。
[0007]因此，根据本专利技术，提供了一种电转换器，该电转换器用于将具有至少三个相的AC信号转换成电流隔离式DC信号，反之亦然，如所附权利要求中阐述的。
[0008]根据本专利技术的电转换器包括(至少)三个相端子、两个DC端子、第一转换器级、第二转换器级和第三转换器级。该第一转换器级包括转换电路系统，该转换电路系统被配置用于在该三个相端子处提供的三相电压与第一中间节点和第二中间节点处提供的第一信号之间进行转换。该转换电路系统可以是桥式转换器，该桥式转换器特别地包括用于该至少三个相端子中的每一个的桥臂。该第一转换器级进一步包括相选择器，该相选择器包括被配置为将该三个相端子选择性地连接到第三中间节点的第一有源开关。
[0009]该第二转换器级被配置用于在第四中间节点和第五中间节点处的第二信号与第六中间节点和第七中间节点处的第三信号之间进行转换。该第二转换器级包括升压电路或由其组成，该升压电路包括串联堆叠在该第六中间节点与该第七中间节点之间的第一升压电路和第二升压电路。
[0010]链路、特别是DC链路将该第一中间节点连接到该第四中间节点，并将该第二中间节点连接到该第五中间节点。该链路可以包括差模滤波器，该差模滤波器特别地可操作地耦合到该第二转换器级。
[0011]该第三转换器级包括电流隔离式DC/DC转换器级或由其组成，该电流隔离式DC/DC转换器级包括彼此电流隔离的第一侧和第二侧。该第一侧连接到该第六中间节点、第一公共节点和该第七中间节点。这些DC端子连接到该DC/DC转换器级的第二侧。该第一公共节点可操作地连接到该第三中间节点，并且该DC/DC转换器级被配置为操作使得在该第三中间节点处提供在该第六中间节点处施加到该DC/DC转换器的第一电流与在该第七中间节点处施加到该DC/DC转换器的第二电流之差。该DC/DC转换器级可以被构建为在第一侧具有三个端口的多端口DC/DC转换器，或者可替代地被构建为两个DC/DC转换器，其中，第一侧被堆叠在该第六中间节点与该第七中间节点之间并且将该第一公共节点作为公共节点。
[0012]该第一升压电路和该第二升压电路具有第二公共节点。根据本披露内容的一个有利方面，(该第三转换器级的)第一公共节点和(该第二转换器级的)第二公共节点不连接，即它们在这两个节点之间没有直接或等电位链路。同样地，该第二公共节点有利地不连接到该第三中间节点(即，不通过直接或等电位链路或连接来连接)。然而，该第一公共节点和该第三中间节点有利地连接(即，通过直接或等电位链路)。
[0013]根据本专利技术的电转换器的一个优点是，隔离式DC/DC转换器级充当电流注入电路，并且因此不需要附加的三次谐波电流注入电路来获得具有低总谐波失真和/或单位功率因数的正弦市电电流。然而，通过将该DC/DC(第三)转换器级作为三次谐波电流注入电路来操作，有利地得到该DC/DC转换器级的第一侧(该第六中间节点与该第一公共节点之间以及该第一公共节点与该第七中间节点之间)的电压保持为正并且不同于零，特别是在AC相电压的过零点处。这可以通过将该第一公共节点与该第二公共节点分开来实现，并且导致该第三转换器级的更好可控性。此外，该电流注入电路运行所需的电能储存元件可以省去，因为它们由已经存在于该隔离式DC/DC转换器级中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在包括三相电压的AC信号与电流隔离式DC信号之间进行转换的电转换器(100)，该电转换器包括：三个相端子(A，B，C)和两个DC端子(P，N)，第一转换器级(11)，该第一转换器级包括转换电路系统(24)和相选择器(25)，该转换电路系统被配置用于在该三个相端子处的三相电压与第一中间节点(T)和第二中间节点(B)处的第一信号之间进行转换，该相选择器包括第一有源开关(S
S,a
，S
S,b
，S
S,c
)，这些第一有源开关被配置为将该三个相端子(A，B，C)选择性地连接到第三中间节点(I)，第二转换器级(12)，该第二转换器级被配置用于在第四中间节点(r)和第五中间节点(t)处的第二信号与第六中间节点(P
’
)和第七中间节点(N
’
)处的第三信号之间进行转换，其中，该第二转换器级包括可操作地耦合到该第六中间节点和该第七中间节点(P
’
，N
’
)的升压电路(19，20)，链路(13)，该链路将该第一中间节点(T)连接到该第四中间节点，并将该第二中间节点(B)连接到该第五中间节点，以及第三转换器级(14)，该第三转换器级包括电流隔离式DC/DC转换器级(141，142，140)，该电流隔离式DC/DC转换器级包括连接到该第六中间节点(P
’
)、第一公共节点(t)和该第七中间节点(N
’
)的第一侧，其中，这些DC端子(P，N)连接到该DC/DC转换器级的与该第一侧电流隔离的第二侧，其中，该第一公共节点(t)可操作地连接到该第三中间节点(I)，并且其中，该DC/DC转换器级被配置为操作使得在该第三中间节点(I)处提供在该第六中间节点(P
’
)处施加到该DC/DC转换器级的第一电流(i
P
′
)与在该第七中间节点(N
’
)处施加到该DC/DC转换器级的第二电流(i
N
′
)之差，其中，该升压电路包括堆叠在该第六中间节点与该第七中间节点之间的第一升压电路(19)和第二升压电路(20)，其中，该第一升压电路和该第二升压电路具有第二公共节点(m)，该第二公共节点没有到该第一公共节点(t)和该第三中间节点(I)的直接链路。2.如权利要求1所述的电转换器，其中，该相选择器(25)被配置为沿没有电感储存元件的电流路径将该三个相端子(A，B，C)选择性地连接到该第一公共节点(t)。3.如权利要求1或2所述的电转换器，进一步包括输出滤波器(15)，该输出滤波器包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔迪，
申请(专利权)人：浦卓科技创新服务有限公司，
类型：发明
国别省市：