单级双向升降压整流器制造技术

本发明专利技术涉及单级双向升降压整流器，属于电力电子变换器的技术领域。所述单级双向升降压整流器包括依次连接的开关单元、输入滤波单元、整流桥、输出滤波单元；其输入端与交流电源连接，输出端接直流负载。开关单元包括第一互补双向电力电子开关、第二互补双向电力电子开关。升压模式时，第二互补双向电力电子开关常通，电路等效为传统升压整流器，实现升压输出；降压模式时，第一和第二互补双向电力电子开关互补导通，实现降压输出。本发明专利技术所述的单级双向升降压整流器无需降压变换电路实现了整流器的升降压输出，同时实现了双向传输能量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及单级双向升降压整流器，属于电力电子变换器的

技术介绍
整流器广泛应用于通信电源，不间断供电电源，蓄电池充电电源等场合。传统的整流器电路拓扑包括电压源整流器和电流源整流器两类。电压源整流器的输出电压高于交流输入电压，因此电压源整流器本质上是一个升压型整流器，为了实现降压变换的功能，需要额外增加一级降压变换电路，导致变换器整体结构复杂。电流源整流器本质上是一个降压型整流器，为了实现升压变换的功能，需要额外增加一级升压变换电路，导致变换器整体结构复杂。电流源整流器只能实现单向功率传输，能量不能双向流动。为了解决电压源整流器和电流源整流器存在的上述问题，学者提出了 Z源整流器的概念，通过弓I入一个z源网络将整流器主电路与电源耦合起来。与电压源和电流源整流器相比，z源整流器能够提供升降压变换的功能，但引入了额外的由电感，电容组成的无源元件，增加了系统的体积，重量和实现成本，同时控制复杂。国内外又在此基础上陆续提出了一些改型的z源变换电路，其本质都是通过引入无源元件来实现升压，都存在上述问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述
技术介绍
的不足，提供了单级双向升降压整流器。本专利技术为实现上述专利技术目的采用如下技术方案。一种单级双向升降压整流器，其输入端与交流电源连接，输出端接直流负载；所述单级双向升降压整流器包括依次连接的开关单元、输入滤波单元、整流桥、输出滤波单元，其中 开关单元包括第一互补双向电力电子开关、第二互补双向电力电子开关，第一互补双向电力电子开关包括第一开关管、第二开关管，第二互补双向电力电子开关包括第三开关管、第四开关管； 输入滤波单元为滤波电感； 整流桥为单相整流桥； 输出滤波单元为直流滤波电容； 所述第四开关管阳极、第二开关管阳极为所述单级双向升降压整流器输入端端子；所述直流滤波电容两级为所述单级双向升降压整流器输出端端子； 所述第一开关管阴极与第二开关管阴极连接；所述第三开关管阴极与第四开关管阴极连接；所述第一开关管阳极、第三开关管阳极分别与滤波电感一端相连；所述滤波电感另一端接单相整流桥一个桥臂的中点，所述单相整流桥另一桥臂中点与所述第二开关管阳极连接；所述直流滤波电容与所述单相整流桥第二桥臂并联。所述一种单级双向升降压整流器中，开关管包括MOS管和功率二极管，MOS管的漏极与功率二极管的阴极连接，MOS管的源极与功率二极管的阳极连接。所述一种单级双向升降压整流器中，开关管包括IGBT管和功率二极管，IGBT管的集电极与功率二极管的阴极连接，IGBT管的发射极与功率二极管的阳极连接。一种单级双向升降压整流器，其输入端与交流电源连接，输出端接直流负载；所述单级双向升降压整流器包括依次连接的开关单元、输入滤波单元、整流桥、输出滤波单元，其中: 开关单元包括第一互补双向电力电子开关、第二互补双向电力电子开关，第一互补双向电力电子开关包括第一开关管、第二开关管、第三开关管，第二互补双向电力电子开关包括第四开关管、第五开关管、第六开关管； 输入滤波单元包括=A相滤波电感、B相滤波电感、C相滤波电感； 整流桥为二相整流桥； 输出滤波单元直流滤波电容； 所述第四开关管阳极、第五开关管阳极、第六开关管阳极为所述单级双向升降压整流器输入端端子；所述直流滤波电容两级为所述单级双向升降压整流器输出端端子； 所述第四开关管阴极、第一开关管阳极分别与A相滤波电感一端连接；所述A相滤波电感另一端与三相整流桥第一桥臂中点连接；所述第五开关管阴极、第二开关管阳极分别与B相滤波电感一端连接；所述B相滤波电感另一端与三相整流桥第二桥臂中点连接；所述第六开关管阴极、第三开关管阳极分别与C相滤波电感一端连接；所述C相滤波电感另一端与三相整流桥第三桥臂中点连接；所述直流滤波电容与所述三相整流桥第三桥臂并联；所述第一开关管阴极、第二开关管阴极、第三开关管阴极均接地。所述一种单级双向升降压整流器中，开关管包括MOS管和功率二极管，MOS管的漏极与功率二极管的阴极连接，MOS管的源极与功率二极管的阳极连接。所述一种单级双向升降压整流器中，开关管包括IGBT管和功率二极管，IGBT管的集电极与功率二极管的阴极连接，IGBT管的发射极与功率二极管的阳极连接。本专利技术采用上述技术方案，具有以下有益效果:无需降压变换电路即可实现降压输出和升压输出，同时实现了双向传输能量，进而简化了整流器的结构。附图说明图1为单级单相双向升降压整流器的框图。图2为具体实施例1的电路图。图3至图5为具体实施例1在输入电压Vi=90V，R=20Q时的实验波形图。图6至图8为具体实施例1在输入电压Vi=264V，R=20 Ω时的实验波形图。图9为具体实施例2的电路图。图10至图12为具体实施例2在输入电压Vi=90V，R=20 Ω时的实验波形图。图13至图15为具体实施例2在输入电压Vi=264V，R=20 Ω时的实验波形图。图中标号说明:E为交流电压源、Qf Q12为第一至第十二开关管，L为滤波电感、C为直流滤波电容，R为直流负载，La、Lb、Lc为A、B、C相滤波电感。具体实施例方式下面结合附图对专利技术的技术方案进行详细说明: 本专利技术所述的单级双向升降压整流器如图1所示，其输入端与交流电源E连接，输出端接直流负载R ;所述单级双向升降压整流器包括依次连接的开关单元、输入滤波单元、整流桥、输出滤波单元。具体实施例1:单级单相双向升降压整流器。如图2所示的单级单相双向升降压整流器，包括开关单元、滤波电感L、单相整流桥、直流滤波电容C。单相整流桥包括两个桥臂，第一桥臂包括第五、第六开关管Q5、Q6，第二桥臂包括第七、第八开关管Q7、Q8。第五开关管Q5的阴极与第六开关管Q6的阳极连接，第七开关管Q7的阴极与第八开关管Q8的阳极连接，第五开关管Q5阳极与第七开关管Q7阳极的连接点为单相整流桥的正端，第六开关管Q6阴极与第八开关管Q8阴极的连接点为单相整流桥的负端。第五、第六、第七、第八开关管Q5、Q6、Q7、Q8采用SPWM调制策略。开关单元包括第一互补双向电力电子开关、第二互补双向电力电子开关，第一互补双向电力电子开关包括第一开关管Q1、第二开关管Q2，第二互补双向电力电子开关包括第三开关管Q3、第四开关管Q4。第四开关管Q4阳极、第二开关管Q2阳极为所述单级双向升降压整流器输入端端子，直流滤波电容C两级为所述单级双向升降压整流器输出端端子。第一开关管Ql阴极与第二开关管Q2阴极连接；第三开关管Q3阴极与第四开关管Q4阴极连接；第一开关管Ql的阳极、第三开关管Q3的阳极分别与滤波电感L 一端相连；滤波电感L另一端接单相整流桥一个桥臂的中点，单相整流桥另一桥臂中点与第二开关管Q2阳极连接；直流滤波电容C与所述单相整流桥第二桥臂并联。两组互补双向电力电子开关采用恒定互补占空比控制策略。第一、二、三、四开关管Q1、Q2、Q3、Q4的具体开关方式为:当输入交流电压为正时,第二、第三开关管Q2、Q3常通，第一、第四开关管Q1、Q4带有死区时间互补开关；当交流电压为负时，第一、第四开关管Ql、Q4常通，第二、第三开关管Q2、Q3带有死区时间互补开关。通过上述开关方式，能实现而第一和第二互补单相双向电力电子开关的自然换流，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单级双向升降压整流器，其输入端与交流电源连接，输出端接直流负载；其特征在于所述单级双向升降压整流器包括依次连接的开关单元、输入滤波单元、整流桥、输出滤波单元，其中：开关单元包括第一互补双向电力电子开关、第二互补双向电力电子开关，第一互补双向电力电子开关包括第一开关管（Q1）、第二开关管（Q2），第二互补双向电力电子开关包括第三开关管（Q3）、第四开关管（Q4）；输入滤波单元为滤波电感（L）；整流桥为单相整流桥；输出滤波单元为直流滤波电容（C）；所述第四开关管（Q4）阳极、第二开关管（Q2）阳极为所述单级双向升降压整流器输入端端子；所述直流滤波电容（C）两级为所述单级双向升降压整流器输出端端子；所述第一开关管（Q1）阴极与第二开关管（Q2）阴极连接；所述第三开关管（Q3）阴极与第四开关管（Q4）阴极连接；所述第一开关管（Q1）阳极、第三开关管（Q3）阳极分别与滤波电感（L）一端相连；所述滤波电感（L）另一端接单相整流桥一个桥臂的中点，所述单相整流桥另一桥臂中点与所述第二开关管（Q2）阳极连接；所述直流滤波电容（C）与所述单相整流桥第二桥臂并联。

【技术特征摘要】
1.一种单级双向升降压整流器，其输入端与交流电源连接，输出端接直流负载；其特征在于所述单级双向升降压整流器包括依次连接的开关单元、输入滤波单元、整流桥、输出滤波单元，其中: 开关单元包括第一互补双向电力电子开关、第二互补双向电力电子开关，第一互补双向电力电子开关包括第一开关管(Q1)、第二开关管(Q2)，第二互补双向电力电子开关包括第三开关管(Q3)、第四开关管(Q4)； 输入滤波单元为滤波电感(L)； 整流桥为单相整流桥； 输出滤波单元为直流滤波电容(C)； 所述第四开关管(Q4)阳极、第二开关管(Q2)阳极为所述单级双向升降压整流器输入端端子；所述直流滤波电容(C)两级为所述单级双向升降压整流器输出端端子； 所述第一开关管(Ql)阴极与第二开关管(Q2)阴极连接；所述第三开关管(Q3)阴极与第四开关管(Q4)阴极连接；所述第一开关管(Ql)阳极、第三开关管(Q3)阳极分别与滤波电感(L)一端相连；所述滤波电感(L)另一端接单相整流桥一个桥臂的中点，所述单相整流桥另一桥臂中点与所述第二开关管(Q2)阳极连接；所述直流滤波电容(C)与所述单相整流桥第二桥臂并联。2.根据权利要求1所述的一种单级双向升降压整流器，其特征在于所述开关管包括MOS管和功率二极管，MOS管的漏极与功率二极管的阴极连接，MOS管的源极与功率二极管的阳极连接。3.根据权利要求1所述的一种单级双向升降压整流器，其特征在于所述开关管包括IGBT管和功率二极管，IGBT管的集电极与功率二极管的阴极连接，IGBT管的发射极与功率二极管的阳极连接。4.一种单级双向升降压整流器，其输入端与交流电源连接，输出端接直流负载；其特征在于所述单级双向升降压整流器包括依次连接的开关单元、输入滤波单元、整流桥、输出滤波单元，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤雨，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：