[发明专利]基于隔离变换器模块的单级式三相交直流变换器及方法

权利要求书

1.基于隔离变换器模块的单级式三相交直流变换器，其特征在于，由同一相内的n个隔离变换器子模块的输入侧依次相互串联、输出侧相互并联构成，其中每一相包括一个输入电感和n个隔离变换器子模块，n为正整数；

隔离变换器子模块由依次相连的输入滤波电容、输入侧H桥电路、串联谐振电路、输出侧H桥电路和输出滤波电容组成，所述输入滤波电容用于滤除由开关管动作引起的高频电压分量；所述输入侧H桥电路中H桥的每个半桥臂均由两个开关管反向串联构成，用以给交流电流的流通提供路径，并且将输入工频交流电压变换为高频交流电压；所述串联谐振电路，由两个相同参数的谐振电容和一个高频变压器组成，两个谐振电容分别与高频变压器的初级绕组和次级绕组形成串联谐振，当电路的开关频率等于谐振频率时，能量将在谐振频率处进行传递；所述输出侧H桥电路由4个开关管构成，用于将高频交流电压变换为直流电压；所述输出滤波电容用于将输出侧H桥电路中开关管动作带来的高频分量滤除。

2.根据权利要求1所述基于隔离变换器模块的单级式三相交直流变换器，其特征在于，所述开关管为带反向二极管的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。

3.根据权利要求1或2所述基于隔离变换器模块的单级式三相交直流变换器，其特征在于，所述输入侧H桥电路共包括八个开关管。

4.一种基于隔离变换器模块的单级式三相交直流变换器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

每个隔离变换器子模块的输入侧H桥电路的开关管以开关频率按规则交替导通，由此在输入侧H桥电路交流端口形成占空比为50％的高频方波电压，每一开关周期中高频方波电压的幅值等于当前时刻输入交流电压的幅值；从工频维度分析，各隔离变换器子模块输入侧H桥电路形成的高频方波电压幅值的包络线与其所在相隔离变换器子模块的输入交流电压相同。

每个隔离变换器子模块的串联谐振电路中高频变压器的初级和次级分别包含漏感，两个漏感分别与两个谐振电容形成串联谐振；令输入侧输出侧的开关管的开关频率与谐振频率相同，利用谐振技术使能量通过谐振频率进行传递；此外谐振电容消除了高频变压器两侧的直流成分；

每个隔离变换器子模块的输出侧H桥电路采用移相控制方式，两个桥臂的开关管以开关频率工作；同一桥臂的上下两个开关管开关信号互补，不同桥臂的开关管开通时刻相差有角度；输出侧H桥电路的交流端口处形成占空比按周期变换的高频电压，该高频电压幅值与输出直流电压幅值相同，并且该高频电压基波相位与输入侧H桥电路高频方波电压基波相位相同；通过调节输出侧H桥电路高频电压占空比，改变输出侧H桥高频电压基波幅值，从而改变输出直流电压的幅值及输入侧功率因数。