一种无输入储能电感的三相隔离型变换器及其控制方法技术

本申请涉及一种无输入储能电感的三相隔离型变换器及其控制方法，它包括三相整流滤波单元、交流复合开关辅助桥臂组、高频转换单元、高频隔离及变压单元和整流滤波单元；所述三相整流滤波单元包括三相全桥整流桥和并联在所述三相全桥整流桥输出端的第一滤波电容；所述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，高频转换单元的输入端连接交流复合开关辅助桥臂组的输出端，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。本发明专利技术解决了现有技术存在的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。所进行应用的技术问题。所进行应用的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种无输入储能电感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，具体涉及一种无输入储能电感的三相隔离型变换器及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着人民生活的改善及生产需求的扩大，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，单体设备用电负荷的容量越来越大，大多是采用三相供电，比如电动汽车充电站等，假如没有PFC矫正功能就会对电网的电能质量破坏很大，甚至严重时会导致电网的瘫痪，随着国家对电能质量法规的要求越来越严格，目前较大功率的AC/DC电源都必须采用PFC(功率因素校正)电路，包括升压型(Boost)和降压型(Buck)两种，为获得较为稳定和安全的输出电压，如图1所示，一般都需要的在PFC变换器后级均需要增加一级隔离型直流变换器，所以长期以来，对于三相交流输入的交直流变换电路，一般为PFC+DC/DC两级电路，因此两级电路的多次变换，导致开关损耗及导通损耗较多，效率下降严重。因此在之前国外也有采用过多种单级的三相交直流变换器，从理论上来讲有一定的改善和提高，但是由于实际设备的三相输入电压源并非理想，会有各种不同的瞬态电能质量问题，比如有电网暂降，突波，频率跳变等各种各样的实际工况，因此这些拓扑装置对于电网的条件会太过敏感，或者说电网适应性较差，从而导致可靠性较差，无法大规模化量化生产。因此有必要研究一种新电路，可以一级变换实现PFC及隔离稳压，提高效率的同时还可以较为稳定的工作。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，提供一种无输入储能电感的三相隔离型变换器及其控制方法，解决现有技术存在的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。
[0004]本专利技术采取的一种技术方案是：一种无输入储能电感的三相隔离型变换器，包括三相整流滤波单元、交流复合开关辅助桥臂组、高频转换单元、高频隔离及变压单元和整流滤波单元；所述三相整流滤波单元包括三相全桥整流桥和并联在所述三相全桥整流桥输出端的第一滤波电容；所述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，三个等效可控选择开关的交流输入端口分别与三相全桥整流桥的三个输入端连接，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；所述高频转换单元包括第七开关、第八开关、第九开关管和第十开关管；第七开关连接三相全桥整流桥和交流复合开关辅助桥臂组的正输出端，第八开关连接三相全桥整流桥和交流复合开关辅助桥臂组的负输出端，第九开关管的漏极与三相全桥整流桥的正输出端连接，源极与交流复合开关辅助桥臂组的负输出端连接，并作为高频转换单元第一输出端，第十开关管的源极与三相全桥整流桥的负输出端连接，漏极与交流复合开关辅助桥臂
组的正输出端连接，并作为高频转换单元第二输出端；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。
[0005]进一步地，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。
[0006]进一步地，所述等效可控选择开关为可控双向选择导通的开关，三个可控双向选择导通的开关的输入端与三相全桥整流桥的三个输入端连接，三个可控双向选择导通的开关的输出端接在一起，并与高频转换单元连接。
[0007]进一步地，所述第七开关和第八开关为二极管或开关管，当第七开关和第八开关为开关管时，第七开关管、第八开关管、第九开关管和第十开关管一起构成H桥做高频转换；所述第一滤波电容为无极性的高频电容。
[0008]进一步地，当第七开关和第八开关为开关管时，所述第七开关管和第八开关管与交流复合开关辅助桥臂组的输出端之间还在设置有二极管和开关管的反向串联组合。
[0009]进一步地，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。
[0010]进一步地，所述整流滤波单元包括高频整流电路和第二滤波电容，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二滤波电容连接。
[0011]进一步地，所述高频转换单元、高频隔离及变压单元和整流滤波单元构成DC/DC变换单元，所述DC/DC变换单元设置有多个，多个DC/DC变换单元共用一个三相整流滤波单元及交流复合开关辅助桥臂组；多个DC/DC变换单元的高频转换单元与交流复合开关辅助桥臂组之间设置有反向串联的二极管与开关管。
[0012]本专利技术采取的另一种技术方案是：一种无输入储能电感的三相隔离型变换器的控制方法，用于控制上述技术方案所述的三相隔离型变换器，包括以下步骤：
[0013]S100：将三相全桥整流桥的输入端连接三相三线电源，根据输入的三相三线电源电压信号的锁相，分析各相电源当前时刻所处的相位和区间段；并根据所述相位分析出各个区间段中各相电源的电压的瞬时值大小；
[0014]S200：检测输入输出条件，判断输入输出条件是否满足系统需求的工作条件，不满足条件继续等待；如若满足条件，三相隔离型变换器开始工作；
[0015]S300：根据各相电压瞬时值的大小对相应各相的交流复合开关辅助桥臂中的合适方向的开关管施加对应比例的有效导通占空比驱动信号，各相驱动信号占空比之间的大小关系与各相相电压瞬时值的大小关系一致；对高频转换单元中的对应开关管也施加PWM驱动导通；与高频转换单元中的开关管一起进行H桥的高频轮换转换，并按照功率因数校正需要进行导通；
[0016]S400：对当前区间段下的交流复合开关辅助桥臂中的开关管及高频转换单元中的开关管施加驱动信号进行PWM驱动控制，使其中瞬时值较高的两相所在的斜对管通路先导
通后再关闭，再轮换为H桥中另外一对斜对管，或是先次高相及最低相的组合与最高相先构成半轮H桥高频变换，然后再换为次高相与最高相构成另外半轮H桥高频变换；控制交流复合开关辅助桥臂使其中瞬时值较高的两相电流继续导通，达到控制所需的时间后，将已导通的瞬时值次高相所在的交流复合开关辅助桥臂中的开关管通路关断，以便让瞬时值最大相和交流复合开关辅助桥臂中瞬时值最小相的通路可以导通和续流；
[0017]S500：在各相电流按照设定需要进行导通后，关闭驱动信号，并准备启动下一开关周期的转换。
[0018]进一步地，在步骤S400～S500中，对交流输入瞬时值最低相的交流复合开关辅助桥臂施加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无输入储能电感的三相隔离型变换器，其特征在于，包括三相整流滤波单元、交流复合开关辅助桥臂组、高频转换单元、高频隔离及变压单元和整流滤波单元；所述三相整流滤波单元包括三相全桥整流桥和并联在所述三相全桥整流桥输出端的第一滤波电容；所述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，三个等效可控选择开关的交流输入端口分别与三相全桥整流桥的三个输入端连接，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；所述高频转换单元包括第七开关、第八开关、第九开关管和第十开关管；第七开关连接三相全桥整流桥和交流复合开关辅助桥臂组的正输出端，第八开关连接三相全桥整流桥和交流复合开关辅助桥臂组的负输出端，第九开关管的漏极与三相全桥整流桥的正输出端连接，源极与交流复合开关辅助桥臂组的负输出端连接，并作为高频转换单元第一输出端，第十开关管的源极与三相全桥整流桥的负输出端连接，漏极与交流复合开关辅助桥臂组的正输出端连接，并作为高频转换单元第二输出端；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。2.根据权利要求1所述的一种无输入储能电感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所述的一种无输入储能电感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可控双向选择导通的开关，三个可控双向选择导通的开关的输入端与三相全桥整流桥的三个输入端连接，三个可控双向选择导通的开关的输出端接在一起，并与高频转换单元连接。4.根据权利要求1所述的一种无输入储能电感的三相隔离型变换器，其特征在于，所述第七开关和第八开关为二极管或开关管，当第七开关和第八开关为开关管时，第七开关管、第八开关管、第九开关管和第十开关管一起构成H桥做高频转换；所述第一滤波电容为无极性的高频电容。5.根据权利要求1所述的一种无输入储能电感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。6.根据权利要求1所述的一种无输入储能电感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二滤波电容，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...

【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：