[发明专利]一种交直流双向变换电路及其控制方法

说明书

本发明公开了一种交直流双向变换电路及其控制方法，该电路包括三相变换桥、第一开关组和第二开关组；三相变换桥的输入端作为电路的输入端，三根相线分别连接三相变换桥的输入端，三相变换桥的输出端分别与第一开关组及第二开关组的输入端连接；第一开关组的中心抽头和第二开关组的输出端作为电路的输出端，第一开关组和第二开关组构成的电路对称。本发明的电路具备传统三电平以及两电平的特点，其开关损耗大大降低，效率可以提高或者在保持同样损耗的情况下提高工作频率。

技术领域

本发明涉及交直流变换领域，特别是涉及一种交直流双向变换电路及其控制方法。

背景技术

现有的三相交直流变换电路中所采用的传统的两电平变换技术(三相全桥) 存在较大的开关损耗，此外，由于开关管所承受的电压应力相对较高，在兼顾效率及价格的情况下，不利于元器件的选择，影响产品性能。如果选用熟知的三电平变换电路，比如T型三电平或者I型三电平，则电路中的元器件多，因而性价比较差。

发明内容

本发明目的在于提出一种交直流双向变换电路及其控制方法，以解决上述现有技术存在的开关损耗和性价比难以兼顾的技术问题。

为此，本发明提出一种交直流双向变换电路，包括三相变换桥、第一开关组和第二开关组；所述三相变换桥的输入端作为所述电路的输入端，三根相线分别连接所述三相变换桥的输入端，所述三相变换桥的输出端分别与所述第一开关组及第二开关组的输入端连接；所述第一开关组的中心抽头和所述第二开关组的输出端作为所述电路的输出端，所述第一开关组和第二开关组构成的电路上下对称；当用于交流转换成直流时，所述三相变换桥为三相整流桥，所述第一开关组为升压开关组，所述第二开关组为升压续流开关组；当用于直流转换成交流时，所述三相变换桥为三相逆变桥，所述第一开关组为降压续流开关组，所述第二开关组为降压开关组。

本发明还提供一种上述电路的控制方法，包括：

根据交流侧的三相交流信号的相位、电压幅值关系获取所述三相交流信号的区间段，对当前区间段下的各相电压与设定的电压相比，满足自然整流导通条件的两相电压各自对应于三相变换桥上的开关管进行导通，并在所述电路用于实现交流变换成直流的功能时，对第七至第八开关管施加PWM控制信号，在所述电路用于实现直流变换成交流的功能时，对第九至第十开关组施加PWM控制信号，以使该两相电压构成回路；不满足自然整流导通条件的一相电压，通过对与该相电压对应的所述三相变换桥的桥臂上的两个开关管中的一个施加PWM控制信号，使其与所述两相电压中幅值相反的一相交流源构成电流回路。

本发明的有益效果如下：

本发明电路硬件架构提供了传统三电平及两电平电路各自独立不具备的电流通路，其中，由于第二开关组的存在隔离开了DC端，因此具备三相全桥电感储能时的短通路(低导通损耗)优点，即避免了“I”三电平的高导通损耗缺点；同时由于第一开关组的存在又避免了三相全桥的高开关电压应力(高开关损耗)。

此外本发明之控制方法配合电路可以进一步实现三电平的低开关损耗之优点在电压幅值较高的每个区间段工作于三电平模式，在电压幅值较低的每个区间段工作于两电平模式，同时在做整流功能工作时的电感储能阶段或者做逆变功能工作时的电感释能续流阶段变换桥还可以工作于复合模式，因此其兼具了三电平及两电平的优点，开关损耗大大降低，效率提高。

因此三相变换桥可选用性能相对一般的器件，而将第一开关组和第二开关组选用性能较好的器件，同时相比传统三电平方案节省了更多的器件，以实现了成本的明显下降。当作为交流变换直流时，还具有PFC的功能；当作为直流变换交流时，还具有逆变的功能。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的变换电路结构示意图；

图2是本发明具体实施方式的变换电路结构结合外围电路的示意图；

图3是本发明具体实施方式的输入的三相交流源的波形参考图；