[发明专利]一种三端口双向功率变换器

说明书

本发明公开了一种三端口双向功率变换器，能实现同一回路中能量的双向流动，该变换器包括：三相H桥电路单元、母线电容、第一全桥网络、谐振单元及第二全桥网络；三相H桥电路包括并联连接且跨接于母线电容两端的第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂及分别与三个桥臂的中点连接的第一电感、第二电感、第三电感，第一电感和第二电感与第一交流端口连接，第三电感与第二电感与第二交流端口连接，第一全桥网络包括并联连接且跨接于母线电容两端的第四桥臂和第五桥臂；第二全桥网络包括并联连接的第六桥臂和第七桥臂，第六桥臂与第七桥臂并联的两端与直流电源端口连接；谐振单元两端分别与第一全桥网络两个桥臂中点及第二全桥网络两个桥臂中点连接。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种三端口双向功率变换器。

背景技术

在有交流电和直流电能源混合供电的系统中，期望电力电子变换装置如同能量管道一样，使能量在各个能源端口双向流动，形成交直流混合能量管道系统。如图1所示，是典型的交直流混合能量管道系统示意图，由两个交流电源端口和一个直流电源端口组成，第一交流电源端口、第二交流电源端口和直流电源端口分别通过第一双向AC/DC变换器01、第二双向AC/DC变换器02和双向DC/DC变换器03耦合到公共直流母线，公共直流母线起到能量缓冲作用。第一交流电源端口和第二交流电源端口之间，交流电能量可以双向流动，直流电源端口和第一交流电源端口、第二交流电源端口之间，直流电能量和交流电能量之间也可以双向流动。上述交直流混合能量管道系统中，如何巧妙地构造双向AC/DC变换器和双向DC/DC变换器，是值得研究的方向。

以构造交直流混合能量管道系统中双向DC/DC变换器为例，可以有以下几种方式：

第一种，如图2a所示，使用两个独立的DC/DC变换器，两个DC/DC变换器独立工作，分别实现从第一直流端口到第二直流端口变换，以及从第二直流端口到第一直流端口变换；

第二种，如图2b所示，将两个独立的DC/DC变换器进行融合，从而实现部分器件公用，能量分别从第一直流端口向第二直流端口变换和从第二直流端口向第一直流端口变换时，都会通过部分公共的单元或器件，这样局部公用单元或器件可以降低双向DC-DC变换器的成本。其中，一种非常极端情况是只使用一个DC/DC变换器，使用两个选择单元，如图2c所示，通过选择单元，实现局部共用，从而降低系统成本。

应用上述两种双向DC/DC变换器的交直流混合能量管道系统不能实现真正意义上在同一回路中能量的双向流动。

发明内容

本发明提供一种三端口双向功率变换器，上述三端口双向功率变换器能够实现在真正意义上的同一回路中能量的双向流动，为应用该三端口双向功率变换器的交直流电混合系统提供不同的能量管道。

本发明提供一种三端口双向功率变换器，该三端口双向功率变换器包括：依次连接的三相H桥电路单元、母线电容、第一全桥网络、谐振单元以及第二全桥网络；

所述三相H桥电路单元包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第一电感、第二电感以及第三电感，所述第一桥臂包括串联连接的第一开关和第二开关，所述第二桥臂包括串联连接的第三开关和第四开关，所述第三桥臂包括串联连接的第五开关和第六开关，所述第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂并联连接且分别跨接于所述母线电容两端，所述第一电感第一端与所述第一桥臂中点连接，所述第二电感第一端与所述第二桥臂中点连接，所述第三电感第一端与所述第三桥臂中点连接，所述第一电感的第二端和所述第二电感的第二端与第一交流电源端口连接，所述第三电感的第二端和所述第二电感的第二端与第二交流电源端口连接；

所述第一全桥网络包括第四桥臂和第五桥臂，所述第四桥臂和第五桥臂并联连接且分别跨接于所述母线电容的两端；

所述第二全桥网络包括并联连接的第六桥臂和第七桥臂，所述第二全桥网络的第六桥臂和第七桥臂并联连接的两端与直流电源端口连接；

所述第一全桥网络与所述第二全桥网络同步调制；