[发明专利]三相隔离型双向AC-DC变换器及其控制方法

说明书

本发明公开了三相隔离型双向AC‑DC变换器及其控制方法，属于电力电子变换器的技术领域。变换器包括：交流侧滤波器、三相整流/逆变桥、交流侧开关电路、高频隔离变压器单元、有源磁复位电路、直流侧开关电路、直流侧滤波器，变换器中的高频变压器的工作状态与正激类似，采用有源磁复位的方式降低了直流侧开关管的电压应力。控制方法采用改进的电流型SVPWM方法使得交流侧开关低频工作，减小了交流侧开关损耗。该双向变换器具有输出电压范围宽，无需直流母线以及实现电气隔离的特点，适用于作为电网和蓄电池之间的接口变换器。

技术领域

本发明公开了三相隔离型双向AC-DC变换器及其控制方法，尤其是适用于作为交流微网与蓄电池之间接口变换器的隔离型双向AC-DC变换器及其改进电流型SVPWM(SpaceVector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)方法，属于电力电子变换器的技术领域。

背景技术

在交流微网系统中，光伏、风电等新能源发电受自然条件的影响呈现出较大的波动性，而电网本身并不具备存储能量的功能，因此需要储能装置来维持系统的功率平衡及稳定，蓄电池由于其存储能量大，安装方便以及成本优势在微网系统中得到了广泛的应用。蓄电池通过一个接口变换器直接与微网相连，在用电峰期，蓄电池放电，为负载提供能量；在用电谷期，蓄电池充电，存储富余的能量，因此连接蓄电池与电网的接口变换器必须能够实现能量的双向流动。近年来，随着微网及电动汽车技术的发展，双向AC-DC变换器得到了广泛的关注。

目前比较流行的双向AC-DC变换器为PWM整流器，分为电压型PWM整流器和电流型PWM整流器两种,其中后者实现能量双向流动的一个重要条件是其直流侧电压可以反向。电压型PWM整流器的优势是网侧输入功率因数高，应用成熟，劣势是输出电压高，电压调节范围小；电流型PWM整流器优势是输出电压可降压，电压调节范围大，劣势是存在LC震荡问题，网侧功率因素相对较低。考虑到直流侧和交流侧的电压匹配和安全隔离，加入隔离变压器是十分必要的。传统的方式是在交流侧加入工频变压器，然而工频变压器体积、重量、噪声和损耗都较大，不利于提高效率和功率密度。另一种方式是采用两级式结构，即前级的PWM整流器加上后级的隔离型双向DC/DC变换器。但是两级式结构对能量进行了两次变换，导致效率下降，且较大的耦合电容降低了功率密度和寿命。此外还有一种方式是采用无需直流母线的单级式结构，如矩阵变换器，具有无需耦合电容，控制灵活，可以升降压的优点，但是其双向开关管数量多，控制复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术中的一些不足，提供了一种三相隔离型双向AC-DC变换器及其控制方法，使得交流侧三相整流/逆变桥和双向开关电路的开关管工作于低频模式，降低了交流侧开关管的开关损耗，变压器的磁复位方式为有源磁复位以降低直流侧开关管的电压应力，解决了的两级式变换器两次能量变换以及传统空间矢量控制交流侧开关管高频工作不利于效率提升的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

三相隔离型双向AC-DC变换器，包括：交流侧滤波器、三相整流/逆变桥、包含三路双向开关、第一MOSFET、第二MOSFET的交流侧开关电路、包含第一高频变压器和第二高频变压器的高频变压器单元、包含第三MOSFET、第四MOSFET、第一复位电容、第二复位电容的有源磁复位电路、包含第五MOSFET、第六MOSFET、第七MOSFET、第八MOSFET的直流侧开关电路、直流侧滤波器，