一种三相非隔离双有源桥电路及多级解耦并联装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种三相非隔离双有源桥电路及多级解耦并联装置，本发明专利技术实现了一种无高频隔离变压器的三相非隔离双有源桥电路，消除了高频变压器的限制，可应用在不需要隔离的场合，并且本发明专利技术在无高频隔离变压器的三相非隔离双有源桥电路的前提下，还披露了一种多级解耦并联装置，通过在每一级拓扑的输入侧或输出侧增加单相共模抑制电路，消除或明显降低多级之间的环流，使得每一级的控制和工作状态与单级情况下保持一致，保留良好的软开关特性，非常有利于模块化设计。常有利于模块化设计。常有利于模块化设计。

【技术实现步骤摘要】
一种三相非隔离双有源桥电路及多级解耦并联装置


[0001]本专利技术涉及一种三相非隔离双有源桥电路及多级解耦并联装置，属于电力电子


技术介绍

[0002]隔离型双有源桥已经在电力电子变压器、直流变压器等多种应用场合进行了广泛应用，并衍生了各式各样的拓扑结构变种，例如三电平双有源桥、不对称双有源桥等，但是隔离型双有源桥都是需要高频变压器进行隔离。而高频变压器制作困难，受制于当前工艺和材料水平，提高容量和提升效率困难，且成本高体积大。控制策略上也衍生出多种优化控制策略，例如减小回流功率的双移相控制或者三重移相控制，但是因为高频变压器的存在，必须保证正负半周期内控制对称，否则会造成变压器饱和。
[0003]但是在一些不需要隔离的场合，双有源桥电路如果仍然按照隔离型进行设计，将会受制于高频变压器的限制，不利于系统的优化设计，发挥电路的优势，因此现在急需设计一种非隔离双有源桥电路。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种三相非隔离双有源桥电路，解决了
技术介绍
中披露的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]一种三相非隔离双有源桥电路，包括第一侧并联电路和第二侧并联电路；
[0007]第一侧并联电路包括并联的第一电容C
H
和三相逆变电路，第二侧并联电路包括并联的第二电容C
L
和三相整流电路，三相逆变电路和三相整流电路均为三个开关管半桥并联构成，三相逆变电路第i个开关管半桥的中点与三相整流电路第i个开关管半桥的中点之间通过电抗器连接，其中，i＝1,2,3。
[0008]每个开关管半桥均包括串联的两个开关管，开关管半桥的中点为两个开关管之间的连接点。
[0009]开关管半桥中的开关管保持50％占空比。
[0010]一种多级解耦并联装置，包括所述的三相非隔离双有源桥电路，所有三相非隔离双有源桥电路并联。
[0011]每级三相非隔离双有源桥电路的输入侧或输出侧串联有单相共模抑制电路。
[0012]单相共模抑制电路中共模电感的自感和互感均远大于电抗器的阻抗，并且自感和互感的差值小于阈值。
[0013]每一级三相逆变电路中，同一开关管半桥的上下管分别输出互补的方波信号，三相方波两两相差2π/3；
[0014]每一级三相整流电路中，同一开关管半桥的上下管分别输出互补的方波信号，三相方波两两相差2π/3。
[0015]在每级电路中，三相逆变电路第1个开关管半桥的上半桥开关管和三相整流电路
第1个开关管半桥的上半桥开关管之间设置控制两侧功率的移相角，相邻级电路中，三相逆变电路第1个开关管半桥的上半桥开关管之间的移相角为2π/3N；其中，N为并联的三相非隔离双有源桥电路的数量；
[0016]或者
[0017]三相逆变电路第1个开关管半桥的下半桥开关管和三相整流电路第1个开关管半桥的下半桥开关管之间设置控制两侧功率的移相角，相邻级电路中，三相逆变电路第1个开关管半桥的下半桥开关管之间的移相角为2π/3N；
[0018]或者
[0019]三相逆变电路第2个开关管半桥的上半桥开关管和三相整流电路第2个开关管半桥的上半桥开关管之间设置控制两侧功率的移相角，相邻级电路中，三相逆变电路第2个开关管半桥的上半桥开关管之间的移相角为2π/3N。
[0020]本专利技术所达到的有益效果：本专利技术实现了一种无高频隔离变压器的三相非隔离双有源桥电路，消除了高频变压器的限制，可应用在不需要隔离的场合，并且本专利技术在无高频隔离变压器的三相非隔离双有源桥电路的前提下，还披露了一种多级解耦并联装置，通过在每一级拓扑的输入侧或输出侧增加单相共模抑制电路，消除或明显降低多级之间的环流，使得每一级的控制和工作状态与单级情况下保持一致，保留良好的软开关特性，非常有利于模块化设计。
附图说明
[0021]图1为三相非隔离双有源桥电路拓扑结构；
[0022]图2为多级解耦并联装置的第一种拓扑结构；
[0023]图3为多级解耦并联装置的第二种拓扑结构；
[0024]图4为并联的多级电路输出电流和环流波形；
[0025]图5为并联的每一级电路的三相电流波形。
具体实施方式
[0026]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0027]如图1所示，一种三相非隔离双有源桥电路，包括第一侧并联电路和第二侧并联电路。
[0028]第一侧并联电路包括并联的第一电容C
H
和三相逆变电路，第一电容C
H
为母线电容，容值为5mF，三相逆变电路为三个开关管半桥并联构成，其中第1个开关管半桥包括串联的开关管S1和开关管S2，开关管S1和开关管S2的连接处为第1个开关管半桥的中点A，第2个开关管半桥包括串联的开关管S3和开关管S4，开关管S3和开关管S4的连接处为第2个开关管半桥的中点B，第3个开关管半桥包括串联的开关管S5和开关管S6，开关管S5和开关管S6的连接处为第3个开关管半桥的中点C。
[0029]第二侧并联电路包括并联的第二电容C
L
和三相整流电路，第二电容C
L
为母线电容，容值为5mF，三相整流电路为三个开关管半桥并联构成，其中第1个开关管半桥包括串联的开关管Q1和开关管Q2，开关管Q1和开关管Q2的连接处为第1个开关管半桥的中点a，第2个开
关管半桥包括串联的开关管Q3和开关管Q4，开关管Q3和开关管Q4的连接处为第2个开关管半桥的中点b，第3个开关管半桥包括串联的开关管Q5和开关管Q6，开关管Q5和开关管Q6的连接处为第3个开关管半桥的中点c。
[0030]三相逆变电路第i个开关管半桥的中点与三相整流电路第i个开关管半桥的中点之间通过电抗器L连接，其中，i＝1,2,3，电抗器的阻抗为45μH。
[0031]上述三相非隔离双有源桥电路中，开关管半桥中的开关管保持50％占空比，通过调节逆变侧和整流侧之间的额移相角实现控制功能，直流母线输入电压为650V～850V，输出控制目标值为750V。
[0032]上述电路的工作过程如下：
[0033]三相非隔离双有源桥电路采样输入电压和输出电压，输入电压用于整个电路工作状态的监视和保护，输出电压用于控制；将输出电压与控制目标值实时对比，生成的差值进入PI调节模块，从而得到逆变侧和整流侧之间的实时控制移相角。以逆变侧为基准，逆变侧生成两两相之间相差2π/3的三相方波信号，作为逆变侧各开关管的驱动信号。整流侧根据控制所得的移相角，移相相应的角度后，生成两两相之间相差2π/3的三相方波信号，作为整流侧各开关管的驱动信号。
[0034]上述电路为无高频隔离变压器的三相非隔离双有源桥电路，消除了高频变压器的限制，可应用在不需要隔离的场合，通过电抗器完成功率大小和方向的控制。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三相非隔离双有源桥电路，其特征在于，包括第一侧并联电路和第二侧并联电路；第一侧并联电路包括并联的第一电容C
H
和三相逆变电路，第二侧并联电路包括并联的第二电容C
L
和三相整流电路，三相逆变电路和三相整流电路均为三个开关管半桥并联构成，三相逆变电路第i个开关管半桥的中点与三相整流电路第i个开关管半桥的中点之间通过电抗器连接，其中，i＝1,2,3。2.根据权利要求1所述的一种三相非隔离双有源桥电路，其特征在于，每个开关管半桥均包括串联的两个开关管，开关管半桥的中点为两个开关管之间的连接点。3.根据权利要求2所述的一种三相非隔离双有源桥电路，其特征在于，开关管半桥中的开关管保持50％占空比。4.一种多级解耦并联装置，其特征在于，包括若干权利要求1～3任一项所述的三相非隔离双有源桥电路，所有三相非隔离双有源桥电路并联。5.根据权利要求4所述的一种多级解耦并联装置，其特征在于，每级三相非隔离双有源桥电路的输入侧或输出侧串联有单相共模抑制电路。6.根据权利要求5所述的一种多级解耦并联装置，其特征在于，单相共模抑制电路中共模电感的自感和互感均远大于电抗器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志刚，侯凯，滕贤亮，王小红，梁帅奇，牟晓春，吴金利，曾肖明，葛伟美，王国宁，隗华荣，吴伟，
申请(专利权)人：国电南瑞南京控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：