[发明专利]一种隔离型三相交直流变换器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种隔离型三相交直流变换器及其控制方法，其中的变换器包括原边输入电路、变压器和副边输出电路，原边输入电路包括输入开关单元、第一整流单元、辅助变换电路、续流开关单元、串联谐振单元；输入开关单元的三个开关管分别设置在接入的三相三线电源的三根相线上，还分别通过三根相线与第一整流单元连接；第一整流单元、辅助变换电路、续流开关单元和串联谐振单元并联，变压器的一次侧线圈接入串联谐振单元，变压器的二次侧线圈与副边输出电路连接。本发明的结构简单，实现了交直流转换功能、功率因素校正功能、隔离变换、软开关以及调压功能，节省传统交直流变换电路率器件，减少了开关变换环节，适合于高功率密度场合。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种隔离型三相交直流变换器及其控制方法。

背景技术

随着单体用电设备功率越来越大，原来大多采用单相供电的方式逐步更改采用三相供电，如果没有功率因数矫正(PFC)功能就会对电网的电能质量破坏很大，严重时甚至会导致电网的瘫痪。因此，对于三相交流输入的交直流变换电路，一般为PFC+DC/DC两级电路，由于PFC整流后面的电压较高，由此导致整个电路设计会较为复杂；因此在之前也有国外同行提出过单级的三相交直流变换器，如大家较为熟悉的单周变换器，如发明专利WO2008/018802A2是较为典型的高效率三相交流单级变换器，如图1所示，该电路在传统的三相交流变换器的基础上实现了电路简化，同时也实现了软开关，但由于电网适应性等多方面原因导致控制算法复杂，该技术未大范围推广应用到产品。同时如图2所示电路以及该发明中提到的其他方案，其工作回路器件多或者电路复杂，交流侧开关一直处于硬开关工作状态，导通损耗大；同时如果Cp较小在交流开关开通瞬间或者Q7关断瞬间容易引起高压尖峰，从而损坏整流桥之后的Q7，如果Cp过大，开关瞬间能量大也有损坏Q7风险，同时也会导致效率低下。此外在电网参数变化或者负载变化情况下，Q7也难以满足软开关条件。

发明内容

本发明目的在于提出一种隔离型三相交直流变换器及其控制方法，以解决上述现有技术存在的结构及控制方法复杂导致的应用受限的技术问题。

为此，本发明提出了一种隔离型三相交直流变换器，包括原边输入电路、变压器和副边输出电路，原边输入电路包括输入开关单元、第一整流单元、辅助变换电路、续流开关单元、串联谐振单元；输入开关单元包括第一开关管、第二开关管和第三开关管，所述第一开关管、第二开关管和第三开关管分别设置在接入的三相三线电源的三根相线上，还分别通过三根相线与第一整流单元连接；第一整流单元、辅助变换电路、续流开关单元和串联谐振单元并联，变压器的一次侧线圈接入串联谐振单元，变压器的二次侧线圈与副边输出电路连接。

此外，本发明还提出了一种用于上述隔离型三相交直流变换器的控制方法，包括以下步骤：

根据输入的三相三线电源电压信号的锁相判断分析各相电源在当前时刻所处的相位和区间段；对当前区间段下的输入开关单元和第一整流单元中的开关管都施加PWM驱动信号，使三相中的两相通过第一整流单元和串联谐振单元形成电流回路；将导通的两相中幅值绝对值较低的一相通路关断，其他两相继续维持电流回路；关断输入开关单元、第一整流单元和辅助变换电路中的开关管的驱动信号，并给续流开关单元施加驱动信号，实现续流和反向电流回路的导通；关闭续流开关单元的驱动信号，并在辅助变换电路开始充电后对输入开关单元、第一整流单元和辅助变换电路施加驱动信号。

最后，本发明提出了一种用于交错并联所述的隔离型三相交直流变换器的控制方法，通过上述控制方法分别对至少两个并联连接的所述隔离型三相交直流变换器进行控制，至少两个并联连接的隔离型三相交直流变换器的工作相位相差1/N个高频周期，N为隔离型三相交直流变换器的数量。

本发明与现有技术对比的有益效果包括：