[发明专利]一种多端口交直流变换电路及其控制方法

说明书

本发明公开了一种多端口交直流变换电路及其控制方法，该电路连接在包括交流源、第四电容和等效电感的等效电路上，包括主开关组、第一和第二同步开关组、BUS电容、第三电容、驱动电路和控制电路，通过对主开关组中的至少一个开关管施加PWM驱动，并在交流源的正半波(或负半波)时对第一(或第二)同步开关组施加高电平驱动，使得第一(或第二)同步开关组只需做低频工作，当主开关组做高频工作时，主开关组两端的电压始终被第三电容箝位，有效地解决了传统的电路中所存在的单管高稳态电压问题或者高频工作后产生的高电压尖峰问题，同时该电路还保持了单相两电平输出端口，同时又兼具了三电平电路的输出端口，带载更加灵活，且还具备双向变换功能。

技术领域

本发明涉及交直流变换电路，尤其涉及一种多端口交直流变换电路及其控制方法。

背景技术

由于传统的单相全桥PFC(逆变)是两电平，因此相对于正弦交流来说，如果参考交流输入(输出)的零线，则输出(输入)的电压是浮动的，即要么是0、PFC+，要么是PFC-、0，PFC是指整流后的输出电压，其好处是开关管的电压只承受整流后的电压值(但是在工作中，由于高频电流(电压)变化会引起电压尖峰)，但其因为输入是单相，所以不可避免的会产生工频纹波，而且该工频纹波的幅值会与滤波(储能)电容及负载(供电源)大小有关，有时候为了满足重载下的纹波要求，不得不加大储能电容，另外不可避免的会产生零线电流。因此在实际使用中又不得不用多个电源组三相，同时尽可能的均分搭配负载(供电源)，显得比较麻烦，尤其是在大功率负载时候，输入(逆变)一般会选择是三相交流配电系统，以减少零线电流。

原来简单的单相电路直连无法使用，通常会使用三相全桥电路，但此种电路的开关管所承受电压较高，使用当前的常规器件会导致开关损耗较大，如果选用SiC等新型工艺的半导体开关器件，则成本高昂。因此如果只是单一整流需求，有的会选择传统经典双Boost三电平电路，但是该电路中，由于二极管串联使用，其均分电压会成为一个关键点，因此在使用中又不得不将二极管使用高电压的型号，如果是逆变需求，则有的会选择“I”型或者“T”型三电平电路，而“I”型电路中，开关管依旧是串联使用，等同于将原双BOOST电源的二极管变成开关管，开关管进行boost PWM工作，(或者进行续流)。因此开关管在开关状态过程中，由于电路上的各种杂散电感以及开关管的寄生电容等依然可能出现不均压的工况，导致又不得不将与电感相连的开关管(俗称内管)选用更高电压等级型号。如果选用“T”型三电平电路，其貌似解决了开关损耗问题，但主开关管还是不得不选用大于总电压的型号，所以性能相对来说较差、或者昂贵。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种多端口交直流变换电路及其控制方法，能够同时解决整流及逆变工况的性能问题及器件选用问题，同时该电路还保持了单相两电平输出端口，同时又兼具了三电平电路的输出端口，带载更加灵活，且还具备双向变换功能。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：