交错并联拓扑结构、控制方法及AC/DC电源技术

本申请提供一种交错并联拓扑结构、控制方法及AC/DC电源，实现主管的软开通且实现二极管无反向恢复的特点，并实现电感电流的波纹减小，电流频率增加。包括：第一桥臂电路包括至少两条通路，第二桥臂电路包括至少一条通路，至少两条通路的中间节点通过至少两个换流电感进行连接，至少两条通路中的每条通路均包括至少两个快速功率开关管串联，至少一条通路的每条通路中均包括至少两个慢速功率开关管串联，第二桥臂电路的中间节点连接至输入电源的第二端；主电感的第一端连接至输入电源的第一端，主电感的第二端连接至换流电感的第一端；换流电感的第二端连接至第一桥臂电路的中间节点；第二桥臂电路连接至输出电容。第二桥臂电路连接至输出电容。第二桥臂电路连接至输出电容。

【技术实现步骤摘要】
交错并联拓扑结构、控制方法及AC/DC电源


[0001]本申请属于电路领域，特别涉及一种交错并联拓扑结构、控制方法及AC/DC电源。

技术介绍

[0002]传统的双向AC/DC电路拓扑存在二极管的反向恢复严重的问题，一般会使用IGBT或SIC/GaN宽禁带器件；但IGBT的体积大，效率低；SIC/GaN宽禁带器件价格昂贵，可靠性不高。
[0003]因此需要一种更优的应用于双向AC/DC的电路拓扑解决方案。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种软开关的双向AC/DC交错并联拓扑结构、控制方法及AC/DC电源，一方面可以实现主管的软开通并且实现二极管无反向恢复的特点，另一方面可以在不增加主电感数量的前提下，实现电感电流的波纹减小，电流频率增加的效果。
[0005]本申请第一方面提供了一种交错并联拓扑结构，包括：主电路和控制器；所述主电路包括输入电源、主电感、至少两个换流电感、第一桥臂电路、第二桥臂电路以及输出电容；所述第一桥臂电路包括至少两条通路，所述第二桥臂电路包括至少一条通路，所述至少两条通路的中间节点通过所述至少两个换流电感进行连接，所述至少两条通路中的每条通路均包括至少两个快速功率开关管串联，所述至少一条通路的每条通路中均包括至少两个慢速功率开关管串联，所述第二桥臂电路的中间节点连接至所述输入电源的第二端；所述主电感的第一端连接至所述输入电源的第一端，所述主电感的第二端连接至所述换流电感的第一端；所述换流电感的第二端连接至所述第一桥臂电路的中间节点；所述第二桥臂电路连接至所述输出电容。
[0006]本申请第二方面提供了一种交错并联拓扑结构的控制方法，应用于本申请第一方面所述的交错并联拓扑结构，包括：确定所述输入电源的交流输入电压的状态；根据所述交流输入电压的状态控制所述至少两个慢速功率开关管交替导通；在所述至少两个慢速功率开关管交替导通过程中，根据预设开关周期依次控制所述至少两个快速功率开关管交替导通。
[0007]本申请第三方面提供了一种AC/DC电源，包括：上述第一方面所述的交错并联拓扑结构。
[0008]本申请实施例第四方面提供了一种计算机设备，其包括至少一个连接的处理器、存储器和收发器，其中，所述存储器用于存储程序代码，所述处理器用于调用所述存储器中
的程序代码来执行上述第一方面所述的交错并联拓扑结构的控制方法的步骤。
[0009]本申请实施例第五方面提供了一种计算机存储介质，其包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一方面所述的交错并联拓扑结构的控制方法的步骤。
[0010]相对于传统的交错式的拓扑，本申请提供的实施例中，单个功率开关管的开关频率是相同的，主电感的数量减小，电感电流的纹波频率翻倍，由此，可以在不增加主电感数量的前提下，实现电感电流的波纹减小，电流频率增加的效果；另外，第二快速功率开关管Q2与第四快速功率开关管Q4是零电流开通，开通损耗很小；第三快速功率开关管Q3与第一快速功率开关管Q1的体二积管的电流是自然到0，无反向恢复。
附图说明
[0011]图1为本申请实施例提供的软开关的双向AC/DC交错并联拓扑结构的结构示意图；图2为本申请实施例提供的软开关的双向AC/DC交错并联拓扑结构的控制方法的流程示意图；图3A为本申请实施例提供的充电状态下，输入电压为正半周的控制及电流流向的一个示意图；图3B为本申请实施例提供的充电状态下，输入电压为正半周的控制及电流流向的一个示意图；图3C为本申请实施例提供的充电状态下，输入电压为正半周的控制及电流流向的另一示意图；图3D为本申请实施例提供的充电状态下，输入电压为正半周的控制及电流流向的另一示意图；图3E为本申请实施例提供的充电状态下，输入电压为正半周的控制及电流流向的另一示意图；图3F为本申请实施例提供的充电状态下，输入电压为正半周的控制及电流流向的另一示意图图4为本申请实施例提供充电状态下，各功率开关管的开通状态及各电感电流的波形示意图；图5A为本申请实施例提供的放电状态下，输入电压为正半周时的电感电流流向的一个示意图；图5B为本申请实施例提供的放电状态下，输入电压为正半周时的电感电流流向的另一示意图；图5C为本申请实施例提供的放电状态下，输入电压为正半周时的电感电流流向的另一示意图；图5D为本申请实施例提供的放电状态下，输入电压为正半周时的电感电流流向的另一示意图；图5E为本申请实施例提供的放电状态下，输入电压为正半周时的电感电流流向的另一示意图；图5F为本申请实施例提供的放电状态下，输入电压为正半周时的电感电流流向的另一示意图；
图6为本申请实施例提供的放电状态下，各功率开关管的开通状态及各电感电流的波形示意图；图7为本申请实施例提供的服务器的硬件结构示意图。
具体实施方式
[0012]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0013]请参阅图1，图1为本申请实施例提供的软开关的双向AC/DC交错并联拓扑结构的结构示意图，包括：主电路和控制器；主电路包括输入电源、主电感、至少两个换流电感、第一桥臂电路、第二桥臂电路以及输出电容；第一桥臂电路包括至少两条通路，第二桥臂电路包括至少一条通路，至少两条通路的中间节点通过至少两个换流电感进行连接，至少两条通路中的每条通路均包括至少两个快速功率开关管，且至少两个快速功率开关管串联，该至少一条通路中每条通路中均包括至少两个慢速功率开关管，且至少两个慢速功率开关管串联，该第二桥臂电路的中间节点连接至输入电源的第二端；主电感的第一端连接至输入电源的第一端，主电感的第二端连接至换流电感的第一端；换流电感的第二端连接至第一桥臂电路的中间节点；第二桥臂电路连接至输出电容。
[0014]下面结合图1以换流电感的数量为两个，第一桥臂电路包括第一通路以及第二通路，第二桥臂电路包括第三通路，第一通路、第二通路以及第三通路中均包括两个功率开关管为例对该软开关的双向AC/DC交错并联拓扑结构进行说明：输入电源AC的L端连接至主电感L的第一端，主电感L的第二端连接至第一换流电感L1的第一端，且通过连接点连接至第二电感L2的第一端，该第一换流电感L1连接至第一通路的第一快速功率开关管Q1的源极，且通过中间节点1连接至第二快速功率开关管Q2的漏极，第二电感L2的第二端连接第三快速功率开关管第三快速功率开关管Q3源极，且通过中间节点2连接至第四快速功率开关管的漏极；其中，快速功率开关管和慢速功率开关管均为MOSFET、三极管、IGBT管、GAN以及SIC中的任意一种；输入电源AC的N端连接至第一慢速功率开关管S1的源极，并通过中间节点3连接至第二慢速开关管的漏极；第一开快速开关管第一快速功率开关管Q1的漏极、第三快速功率开关管第三快速功率开关管Q3的漏极以及第一慢速功率开关管S1的漏极连接至输出电容的第一端；第二快速功率开关管Q2的源极、第四快速功率开关管第三快速功率开关管Q3的源极以及第二慢速功率开关管S2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交错并联拓扑结构，其特征在于，包括：主电路和控制器；所述主电路包括输入电源、主电感、至少两个换流电感、第一桥臂电路、第二桥臂电路以及输出电容；所述第一桥臂电路包括至少两条通路，所述第二桥臂电路包括至少一条通路，所述至少两条通路的中间节点通过所述至少两个换流电感进行连接，所述至少两条通路中的每条通路均包括至少两个快速功率开关管串联，所述至少一条通路的每条通路中均包括至少两个慢速功率开关管串联，所述第二桥臂电路的中间节点连接至所述输入电源的第二端；所述主电感的第一端连接至所述输入电源的第一端，所述主电感的第二端连接至所述换流电感的第一端；所述换流电感的第二端连接至所述第一桥臂电路的中间节点；所述第二桥臂电路连接至所述输出电容。2.根据权利要求1所述的交错并联拓扑结构，其特征在于，包括双向图腾柱PFC拓扑、三相维也纳PFC拓扑、三相三电平T型拓扑和三相三电平I型拓扑中的任一种结构。3.根据权利要求1所述的交错并联拓扑结构，其特征在于，所述快速功率开关管和所述慢速功率开关管均为MOSFET、三极管、IGBT管、GAN以及SIC中的任意一种。4.一种交错并联拓扑结构的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至3中任一项所述的交错并联拓扑结构，包括：确定所述输入电源的交流输入电压的状态；根据所述交流输入电压的状态控制所述至少两个慢速功率开关管交替导通；在所述至少两个慢速功率开关管交替导通过程中，根据预设开关周期依次控制所述至少两个快速功率开关管交替导通。5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：确定当前时刻快速功率开关管的第一导通状态以及慢速功率开关管的第二导通状态；根据所述第一导通状态和所述第二导通状态确定所述主电感的第一状态以及所述至少两个换流电感中每个换流电感的第二状态，其中，所述第一状态和所述第二状态均包括充电状态和放电状态。6.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄柱，谭果，何乔，
申请(专利权)人：广东省洛仑兹技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：