[发明专利]带高频整流桥的无死区三相AC/DC变流器

说明书

技术领域

本发明涉及三相交直流变换领域，尤其涉及一种无死区三相变流器拓扑结构。

背景技术

近年来，随着工业技术的发展和能源危机的日益严峻，风力发电、电动汽车等节能、环保的技术领域取得了长足的发展。三相变流器能够实现交直流的电能变换，广泛应用于中高功率场合，受到了广泛的关注。

传统的三相桥式AC/DC变流器结构简单，能够实现能量的双向流动，变流器效率较高，采用空间矢量控制策略能够对交流侧电流进行精确控制，实现变流器的可靠运行。但是桥式拓扑每相上下桥臂功率管直接相连，存在桥臂直通问题，需要给上下桥臂互补的驱动信号加入死区，从而引入大量低次谐波，对滤波器的滤波性能要求更高，这样不仅会导致较高的进网电流失真度，也会增加滤波器的体积与成本。

针对桥式拓扑上下桥臂功率管的直通问题，南京航空航天大学的刘军、严仰光教授等在2002年提出了采用滞环电流控制的单相双降压逆变器拓扑，采用外接快恢复二极管进行续流，上桥臂功率管的输出端与下桥臂功率管的输入端分别与连接滤波电感，避免了上下桥臂功率管的直通问题。2012年孙鹏伟(Pengwei Sun)等人将双降压拓扑应用于三相AC/DC变流器，采用谐波注入法等效SVPWM控制策略，实现了三相双降压变流器的逆变运行。但是，三相双降压拓扑由于存在电感和功率管构成的回路，若采用传统桥式变流器SVPWM控制策略，其冗余开关信号会导致额外的开关损耗，因此双降压拓扑每相都应采取与该相电压对应的半周期控制，屏蔽冗余开关信号，从而增加控制的复杂程度，同时，由于控制中积分环节的存在，SVPWM计算出的等效调制波相对相电压有一定的滞后，存在电流过零点畸变问题，影响波形质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种高效率高可靠性三相AC/DC变流器拓扑电路，以克服现有技术谐波含量高，存在过零点畸变等缺点。

本发明提出一种三相变流器拓扑电路，包括直流侧支撑电容、A相上桥臂功率管、A相下桥臂功率管、A相上桥臂续流二极管、A相下桥臂续流二极管、A相高频整流桥、A相第一防直通滤波电感、A相第二防直通滤波电感、B相上桥臂功率管、B相下桥臂功率管、B相上桥臂续流二极管、B相下桥臂续流二极管、B相高频整流桥、B相第一防直通滤波电感、B相第二防直通滤波电感、C相上桥臂功率管、C相下桥臂功率管、C相上桥臂续流二极管、C相下桥臂续流二极管、C相高频整流桥、C相第一防直通滤波电感、C相第二防直通滤波电感，其中直流侧支撑电容的正极P分别与A相上桥臂功率管的上端、B相上桥臂功率管的上端、C相上桥臂功率管的上端、A相上桥臂续流二极管的阴极、B相上桥臂续流二极管的阴极和C相上桥臂续流二极管的阴极连接，直流侧支撑电容的负极N分别与A相下桥臂功率管的下端、B相下桥臂功率管的下端、C相下桥臂功率管的下端、A相下桥臂续流二极管的阳极、B相下桥臂续流二极管的阳极和C相下桥臂续流二极管的阳极连接，A相上桥臂功率管的下端分别与A相上桥臂续流二极管的阳极和A相高频整流桥的第一输入端连接，A相下桥臂功率管的上端分别与A相下桥臂续流二极管的阴极和A相高频整流桥的第二输入端连接，A相高频整流桥的第一输出端与A相第一防直通滤波电感的输入端连接，A相高频整流桥的第二输出端与A相第二防直通滤波电感的输入端连接，A相第一防直通滤波电感的输出端与A相第二防直通滤波电感的输出端连接，B相上桥臂功率管的下端分别与B相上桥臂续流二极管的阳极和B相高频整流桥的第一输入端连接，B相下桥臂功率管的上端分别与B相下桥臂续流二极管的阴极和B相高频整流桥的第二输入端连接，B相高频整流桥的第一输出端与B相第一防直通滤波电感的输入端连接，B相高频整流桥的第二输出端与B相第二防直通滤波电感的输入端连接，B相第一防直通滤波电感的输出端与B相第二防直通滤波电感的输出端连接，C相上桥臂功率管的下端分别与C相上桥臂续流二极管的阳极和C相高频整流桥的第一输入端连接，C相下桥臂功率管的上端分别与C相下桥臂续流二极管的阴极和C相高频整流桥的第二输入端连接，C相高频整流桥的第一输出端与C相第一防直通滤波电感的输入端连接，C相高频整流桥的第二输出端与C相第二防直通滤波电感的输入端连接，C相第一防直通滤波电感的输出端与C相第二防直通滤波电感的输出端连接。

其中，所述的三相变流器控制策略可以完全采用传统三相桥式AC/DC变流器的空间矢量调制策略。

其中，所述的三相变流器能够实现能量的双向流动，即其既可以作为整流器运行，也可以作为逆变器运行，也可以作为静止无功补偿器运行。