一种三相单级式隔离型AC/DC变换器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种三相单级式隔离型AC/DC变换器及其控制方法，包括一与三相交流电连接的AC/DC整流电路、以及一与直流负载连接的DC/DC电路，所述AC/DC整流电路包括第一端子MA、第二端子MB、第三端子MC、第四端子P和第五端子N；所述第一端子MA、所述第二端子MB、所述第三端子MC用于输出三相交流电中间值Um、所述第四端子P用于输出三相交流电最大值Up、所述第五端子N用于输出三相交流电最小值Un；与现有技术相比，本发明专利技术提出了一种新型的AC/DC变换器及其控制方法，其相比于传统的AC/DC变换器提高了整体效率和功率密度，且更容易实现全范围软开关控制。开关控制。开关控制。

【技术实现步骤摘要】
一种三相单级式隔离型AC/DC变换器及其控制方法


[0001]本专利技术涉及AC/DC变换器，特别是一种三相单级式隔离型AC/DC变换器及其控制方法。

技术介绍

[0002]隔离型AC/DC变换器通常采用两级式结构，前级采用三相PFC变换器结构，完成三相电流控制任务，应付各种电网畸变问题，保证电网电能质量，后级采用隔离型DC/DC结构，并通过变压器连接前级电路和后级电路，实现供电侧和用电侧之间的电气隔离，在不同负载条件下实现输出电压稳定。但由于是两级功率变换，该结构存在变换效率低，成本高等缺点。另外，两级式结构还需要体积庞大的母线电容器来缓冲前后级变换器的能量，这会降低变换器的可靠性，并限制其功率密度的优化。
[0003]相比于两级式结构，单级式AC/DC变换器结构可通过减少能量变换等级和移除中间直流母线电容来提高整体效率和变换器的功率密度，更符合于当前AC/DC电源设备的设计要求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中，两级AC/DC功率变换器存在变换效率低，成本高等问题，本专利技术提出了一种三相单级式隔离型AC/DC变换器及其控制方法。
[0005]本专利技术的技术方案为，提出了一种三相单级式隔离型AC/DC变换器，包括一与三相交流电连接的AC/DC整流电路、以及一与直流负载连接的DC/DC电路，所述AC/DC整流电路包括第一端子MA、第二端子MB、第三端子MC、第四端子P和第五端子N；
[0006]所述第一端子MA、所述第二端子MB、所述第三端子MC用于输出三相交流电中间值Um、所述第四端子P用于输出三相交流电最大值Up、所述第五端子N用于输出三相交流电最小值Un；
[0007]所述第一端子MA、所述第二端子MB和所述第三端子MC分别连接到第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路，且所述第一开关电路、所述第二开关电路、所述第三开关电路均具有第一开关支路和第二开关支路，所述第一开关支路和所述第二开关支路连接到所述DC/DC电路中桥式电路的桥臂中点，所述第四端子P和所述第五端子N分别连接到DC/DC电路的输入正端与输入负端；
[0008]所述三相单级式隔离型AC/DC变换器可通过控制所述DC/DC电路、第一开关支路、第二开关支路中的开关管，以实现软开关控制。
[0009]进一步，所述DC/DC电路包括：
[0010]第一桥式电路，其与所述第一开关电路、所述第二开关电路和所述第三开关电路的第一开关支路和第二开关支路连接，且具有第一桥臂和第二桥臂，所述第一开关支路连接到所述第一桥臂的中点，所述第二开关支路连接到所述第二桥臂的中点，所述第四端子P连接到所述第一桥式电路的输入正端，所述第五端子N连接到所述第一桥式电路的输入负
端；
[0011]第二桥式电路，其与直流负载连接，且具有第三桥臂和第四桥臂；
[0012]变压器，其连通所述第一桥式电路与所述第二桥式电路，且具有原边绕组和副边绕组，所述原边绕组的第一端连接到所述第一桥臂的中点、第二端连接到所述第二桥臂的中点，所述副边绕组的第一端连接到所述第三桥臂的中点、第二端连接到所述第四桥臂的中点；
[0013]谐振电路，其串联连接在所述变压器与所述第一桥式电路之间。
[0014]进一步，所述AC/DC整流电路采用三相全桥电路，且具有第五桥臂、第六桥臂、以及第七桥臂，所述第五桥臂的中点与所述第一开关电路的连接处作为所述第一端子MA、所述第六桥臂的中点与所述第二开关电路的连接处作为所述第二端子MB、所述第七桥臂的中点与所述第二开关电路的连接处作为所述第三端子MC；
[0015]所述第五桥臂、所述第六桥臂、以及所述第七桥臂的正端连接所述第四端子P，所述第五桥臂、第六桥臂、以及第七桥臂的负端连接所述第五端子N；
[0016]所述第一开关电路包括开关管S5、开关管S6、开关管S7、开关管S8，所述第二开关电路包括开关管S9、开关管S10、开关管S11、开关管S12，所述第三开关电路包括开关管S13、开关管S14、开关管S15、开关管S16；
[0017]其中，所述开关管S5和所述开关管S6串联后组成所述第一开关电路的第一开关支路，且所述第一开关电路的第一开关支路一端连接到所述第五桥臂的中点、另一端连接到所述第一桥臂的中点，所述开关管S7和所述开关管S8串联后组成所述第一开关电路的第二开关支路，且所述第一开关电路的第二开关支路一端连接到所述第五桥臂的中点、另一端连接到所述第二桥臂的中点；
[0018]所述开关管S9和所述开关管S10串联后组成所述第二开关电路的第一开关支路，且所述第二开关电路的第一开关支路一端连接到所述第六桥臂的中点、另一端连接到所述第一桥臂的中点，所述开关管S11和所述开关管S12串联后组成所述第二开关电路的第二开关支路，且所述第二开关电路的第二开关支路一端连接到所述第六桥臂的中点、另一端连接到所述第二桥臂的中点；
[0019]所述开关管S13和所述开关管S14串联后组成所述第三开关电路的第一开关支路，且所述第三开关电路的第一开关支路一端连接到所述第七桥臂的中点、另一端连接到所述第一桥臂的中点，所述开关管S15和所述开关管S16串联后组成所述第三开关电路的第二开关支路，且所述第三开关电路的第二开关支路一端连接到所述第七桥臂的中点、另一端连接到所述第二桥臂的中点。
[0020]进一步，所述第一桥式电路、所述第一开关电路、所述第二开关电路、以及所述第三开关电路中的开关管为由两个单相可控开关器件串联而构成双向可控开关器件；
[0021]所述第二桥式电路中的开关管可采用可控开关器件或二极管中的任意一种。
[0022]本专利技术还提出了一种应用于上述三相单级式隔离型AC/DC变换器的控制方法，包括：
[0023]采集所述第一端子MA、所述第二端子MB、以及所述第三端子MC上的电压；
[0024]依据所述三相交流电最大值Up的绝对值与所述三相交流电最小值Un的绝对值判断所述三相单级式隔离型AC/DC变换器的当前工况；
[0025]获取在所述三相单级式隔离型AC/DC变换器处于当前工况下，导通所述三相交流电中间值Um的第一开关管和第二开关管，并依据所述三相单级式隔离型AC/DC变换器的当前工况，调节所述第一开关管和第二开关管的导通状态。
[0026]进一步，所述三相单级式隔离型AC/DC变换器具有第一工况和第二工况；
[0027]且在所述三相交流电最大值Up的绝对值大于所述三相交流电最小值Un的绝对值时，所述三相单级式隔离型AC/DC变换器处于第一工况；
[0028]在所述三相交流电最大值Up的绝对值小于所述三相交流电最小值Un的绝对值时，所述三相单级式隔离型AC/DC变换器处于第二工况。
[0029]进一步，当所述三相单级式隔离型AC/DC变换器的当前工况为第一工况时，所述三相单极式隔离型AC/DC变换器包含第一工作状态、第二工作状态、第三工作状态、第四工作状态；
[0030]第一工作状态为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三相单级式隔离型AC/DC变换器，包括一与三相交流电连接的AC/DC整流电路、以及一与直流负载连接的DC/DC电路，其特征在于，所述AC/DC整流电路包括第一端子MA、第二端子MB、第三端子MC、第四端子P和第五端子N；所述第一端子MA、所述第二端子MB、所述第三端子MC用于输出三相交流电中间值Um、所述第四端子P用于输出三相交流电最大值Up、所述第五端子N用于输出三相交流电最小值Un；所述第一端子MA、所述第二端子MB和所述第三端子MC分别连接到第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路，且所述第一开关电路、所述第二开关电路、所述第三开关电路均具有第一开关支路和第二开关支路，所述第一开关支路和所述第二开关支路连接到所述DC/DC电路中桥式电路的桥臂中点，所述第四端子P和所述第五端子N分别连接到DC/DC电路的输入正端与输入负端；所述三相单级式隔离型AC/DC变换器可通过控制所述DC/DC电路、第一开关支路、第二开关支路中的开关管，以实现软开关控制。2.根据权利要求1所述的三相单级式隔离型AC/DC变换器，其特征在于，所述DC/DC电路包括：第一桥式电路，其与所述第一开关电路、所述第二开关电路和所述第三开关电路的第一开关支路和第二开关支路连接，且具有第一桥臂和第二桥臂，所述第一开关支路连接到所述第一桥臂的中点，所述第二开关支路连接到所述第二桥臂的中点，所述第四端子P连接到所述第一桥式电路的输入正端，所述第五端子N连接到所述第一桥式电路的输入负端；第二桥式电路，其与直流负载连接，且具有第三桥臂和第四桥臂；变压器，其连通所述第一桥式电路与所述第二桥式电路，且具有原边绕组和副边绕组，所述原边绕组的第一端连接到所述第一桥臂的中点、第二端连接到所述第二桥臂的中点，所述副边绕组的第一端连接到所述第三桥臂的中点、第二端连接到所述第四桥臂的中点；谐振电路，其串联连接在所述变压器与所述第一桥式电路之间。3.根据权利要求2所述的三相单级式隔离型AC/DC变换器，其特征在于，所述AC/DC整流电路采用三相全桥电路，且具有第五桥臂、第六桥臂、以及第七桥臂，所述第五桥臂的中点与所述第一开关电路的连接处作为所述第一端子MA、所述第六桥臂的中点与所述第二开关电路的连接处作为所述第二端子MB、所述第七桥臂的中点与所述第二开关电路的连接处作为所述第三端子MC；所述第五桥臂、所述第六桥臂、以及所述第七桥臂的正端连接所述第四端子P，所述第五桥臂、第六桥臂、以及第七桥臂的负端连接所述第五端子N；所述第一开关电路包括开关管S5、开关管S6、开关管S7、开关管S8，所述第二开关电路包括开关管S9、开关管S10、开关管S11、开关管S12，所述第三开关电路包括开关管S13、开关管S14、开关管S15、开关管S16；其中，所述开关管S5和所述开关管S6串联后组成所述第一开关电路的第一开关支路，且所述第一开关电路的第一开关支路一端连接到所述第五桥臂的中点、另一端连接到所述第一桥臂的中点，所述开关管S7和所述开关管S8串联后组成所述第一开关电路的第二开关支路，且所述第一开关电路的第二开关支路一端连接到所述第五桥臂的中点、另一端连接到所述第二桥臂的中点；
所述开关管S9和所述开关管S10串联后组成所述第二开关电路的第一开关支路，且所述第二开关电路的第一开关支路一端连接到所述第六桥臂的中点、另一端连接到所述第一桥臂的中点，所述开关管S11和所述开关管S12串联后组成所述第二开关电路的第二开关支路，且所述第二开关电路的第二开关支路一端连接到所述第六桥臂的中点、另一端连接到所述第二桥臂的中点；所述开关管S13和所述开关管S14串联后组成所述第三开关电路的第一开关支路，且所述第三开关电路的第一开关支路一端连接到所述第七桥臂的中点、另一端连接到所述第一桥臂的中点，所述开关管S15和所述开关管S16串联后组成所述第三开关电路的第二开关支路，且所述第三开关电路的第二开关支路一端连接到所述第七桥臂的中点、另一端连接到所述第二桥臂的中点。4.根据权利要求2所述的三相单级式隔离型AC/DC变换器，其特征在于，所述第一桥式电路、所述第一开关电路、所述第二开关电路、以及所述第三开关电路中的开关管为由两个单相可控开关器件串联而构成双向可控开关器件；所述第二桥式电路中的开关管可采用可控开关器件或二极管中的任意一种。5.一种应用于权利要求1至4任意一项权利要求所述的三相单级式隔离型AC/DC变换器的控制方法，其特征在于，包括：采集所述第一端子MA、所述第二端子MB、以及所述第三端子MC上的电压；依据所述三相交流电最大值Up的绝对值与所述三相交流电最小值Un的绝对值判断所述三相单级式隔离型AC/DC变换器的当前工...

【专利技术属性】
技术研发人员：林景俊，刘军，蓝州，
申请(专利权)人：深圳市英可瑞数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：