一种可双向变换的三相隔离型变换器及其控制方法技术

本申请涉及一种可双向变换的三相隔离型变换器及其控制方法，它包括交流复合开关桥臂组、储能续流单元、高频转换单元、高频隔离及变压单元和整流滤波单元；交流复合开关辅助桥臂组包括三个由等效可控选择开关组成的辅助桥臂，储能续流单元的输入端与交流复合开关辅助桥臂组的输出端连接，高频转换单元的输入端连接储能续流单元的输出端，高频隔离及变压单元的输入端与高频转换单元两个输出端连接，输出端与整流滤波单元的输入端连接。本发明专利技术能够解决现有技术存在的无法满足交直流宽范围或者需要两级变换器多次升降压变换导致损耗大，变换复杂，从而不适宜在体积有限或者成本要求相对较高的场所进行应用的技术问题。对较高的场所进行应用的技术问题。对较高的场所进行应用的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种可双向变换的三相隔离型变换器及其控制方法


[0001]本申请涉及电力电子
及电池设备领域，具体涉及一种可双向变换的三相隔离型变换器及其控制方法

技术介绍

[0002]随着当前可再生能源的利用和“碳达峰”，“碳中和”等需求，出现的很多电池储能相关的应用场景，譬如充电桩，家庭储能，商业储能等，当前设备功率越来越大，采用三相供电方式的用电设备也越来越多，同时还要求电源可充可放，可削峰填谷；如电池储能，在能量富裕的时候可以将太阳能以及电网的能量转换为化学能储备在电池中，在能量使用高峰或者需要的时候又将电池中的化学能转换为电能释放到电网中，因此需要设备可以作交直流的双向变换，同时还需满足电池及电网的宽范围。如果电源设备没有功率因数矫正(PFC)功能就会对电网的电能质量破坏很大，严重时甚至会导致电网的瘫痪。为满足电网质量要求，减少对电网的谐波污染或者造成配网不必要的输送负担，三相用电设备必须具备PFC功能或者增加滤波装置，以满足相关法规要求。
[0003]一般来说，现有的三相用电设备都会采用如图1所示的可双向变换的三相交流整流变换加可双向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可双向变换的三相隔离型变换器，其特征在于，包括交流复合开关桥臂组、储能续流单元、高频转换单元、高频隔离及变压单元和整流滤波单元；所述交流复合开关桥臂组包括三个由等效可控选择开关组成的辅助桥臂，三个等效可控选择开关的正输出端口相互连接，形成交流复合开关辅助桥臂组的正输出端，三个等效可控选择开关的负输出端口相互连接，形成交流复合开关辅助桥臂组的负输出端，三个等效可控选择开关的输入端作为交流复合开关辅助桥臂组的三个输入端；所述储能续流单元包括续流电感和第一零六开关管，第一零六开关管与交流复合开关辅助桥臂组的正输出端和负输出端连接，续流电感一端与交流复合开关辅助桥臂组的输出端连接，另一端与高频转换单元的输入端连接；所述高频转换单元包括第一零一开关管、第一零二开关管、第一零三开关管、第一零四开关管、第一零五开关管和吸收滤波电容；第一零一开关管的漏极连接第一零五开关管的源极，源极连接第一零三开关管的漏极，第一零二开关管的漏极连接第一零五开关管的漏极，源极连接第一零四开关管的漏极，第一零四开关管的源极连接第一零三开关管的源极，第一零一开关管的漏极和第一零三开关管的源极构成高频转换单元的两个输入端；第一零一开关管的源极和第一零二开关管的源极构成高频转换单元的两个输出端，吸收滤波电容一端与第一零二开关管的漏极连接，另一端与第一零四开关管的源极连接；高频隔离及变压单元的输入端与高频转换单元的输出端连接，输出端与整流滤波单元的输入端连接。2.根据权利要求1所述的一种可双向变换的三相隔离型变换器，其特征在于，所述等效可控选择开关为二极管与高频开关管的串联组合或两个高频开关管反向串联组合，等效可控选择开关根据交流相位导通的需要对高频开关管施加高频PWM驱动信号控制开通与关断，实现有方向选择性的导通连接，并形成对交流的高频脉冲式整流输入及高频逆变导通。3.根据权利要求1所述的一种可双向变换的三相隔离型变换器，其特征在于，所述高频隔离及变压单元为直接与高频转换单元的输出端连接的高频隔离变压器或原侧边串联有高频隔离电容或串联有谐振电感和谐振电容的高频隔离变压器，所述高频隔离变压器的副边侧为单绕组或多绕组。4.根据权利要求1所述的一种可双向变换的三相隔离型变换器，其特征在于，所述整流滤波单元包括高频整流电路和第一滤波电容，所述高频整流电路为全桥整流电路、全波整流电路或倍压整流电路，所述高频整流电路的输入端直接与高频隔离变压器的副边侧连接，或是与高频隔离电容或谐振电感和谐振电容串联后再与高频隔离变压器的副边侧连接；高频整流电路的输出端与第一滤波电容连接。5.根据权利要求1所述的一种可双向变换的三相隔离型变换器，其特征在于，所述储能电感是两个为串联关系的续流电感或两个续流电感等效后的等效电感，等效电感的电感值为两个续流电感电感值的总和；当所述储能电感是两个为串联关系的续流电感时，第一续流电感一端与交流复合开关桥臂组的正输出端连接，另一端与第一零一开关管的漏极和第一零五开关管的源极连接，第二续流电感一端与交流复合开关桥臂组的负输出端连接，另一端与第一零三开关管和第一零四开关管的源极连接；当所述储能电感是两个续流电感等效后的等效电感时，等效电感一端与交流复合开关桥臂组的其中一个输出端连接，另一端与高频转换单元的其中一个输入端连接，高频转换单元的另一个输入端通过导线与交流复合开关桥臂组的另一个输出端连接。6.根据权利要求1所述的一种可双向变换的三相隔离型变换器，其特征在于，所述交流
复合开关桥臂组、储能续流单元、高频转换单元和整流滤波单元中的开关管为设置有反并联二极管的高频开关管，或者等效为相同功能的高频开关管；所述反并联二极管为集成二极管、寄生二极管或外加二极管；所述吸收滤波电容为高频无极性的电容或高频有极性的电容；当吸收滤波电容为高频有极性的电容时，吸收滤波电容正极与第一零五开关管的漏极连接，负极与第一零四开关管的源极连接。7.根据权利要求1所述的一种可双向变换的三相隔离型变换器，其特征在于，还包括输入滤波器，所述输入滤波器与所述交流复合开关桥臂组的输入端连接，且在靠近交流复合开关桥臂组侧设置有三个并联的无极电容，所述无极电容之间为星型连接或三角形型连接。8.根据权利要求1所述的一种可双向变换的三相隔离型变换器，其特征在于，所述的储能续流单元和高频转换单元具有整流模式和逆变模式，在整流模式下：第一零六开关管等效为一个二极管，用于续流导通；第一零一开关管和第一零三开关管除作高频转换开关管，还用作升压管，两个开关管形成一个复合功能桥臂，第一零五开关管除用作升压续流二极管外，还做反向降压导通连接线，第一零一开关管至第一零五开关管根据驱动控制做不同的脉冲导通组合，实现升压及高频变换；在逆变模式下，第一零一开关管至第一零四开关管起高频整流作用，等效为高频整流二极管，第一零五开关管做降压开关使用，能够脉冲导通或者直通，第一零一开关管和第一零三开关管配合第一零五开关管做续流二极管使用，实现直流的反向降压输出或者直通输出；第一零三开关管和第一零四开关管共通做升压管，根据驱动控制做脉冲导通，实现直流的反向升压储能输出。9.一种可双向变换的三相隔离型变换器的控制方法，其特征在于，用于控制如权利要求1~8任一权利要求所述的可双向变换的三相隔离型变换器，包括以下步骤：S100：确定工作模式，工作模式包括整流模式和逆变模式，整流模式从交流端输入，直流端作为输出，逆变模式由直流端输入，交流端作为输出；S200：...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，陈乾宏，李婞慧，
申请(专利权)人：深圳市迪威电气有限公司，
类型：发明
国别省市：