[实用新型]一种具有电流隔离的单级AC-DC变换器

说明书

本实用新型属于电力电子软开关技术领域，公开了一种具有电流隔离的单级AC‑DC变换器，包括AC‑DC变换单元和DC‑DC变换单元；AC‑DC变换单元包括第一电感、第二电感、第三电感、第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管、第一电容和第二电容；DC‑DC变换单元的输入端与第一功率开关管和第三功率开关管的连接线和第二功率开关管和第四功率开关管的连接线均连接，输出端用于连接负载。设计简单、无桥、拓扑结构中只有四个功率开关管用于功率转换与电流隔离，相比现有的单级AC‑DC变换器，功率开关管的数量明显减少，可以产生更高的转换效率，元器件的峰值电流应力小，可以接近单位输入功率因数运行，控制简单，成本低。

技术领域

本实用新型属于电力电子软开关技术领域，涉及一种具有电流隔离的单级AC-DC变换器。

背景技术

具有电流隔离的三相AC-DC变换器广泛用于工业应用，这些变换器的谐波含量受监管机构谐波标准的限制，因此，变换器以某种形式的输入功率因数校正来实现。传统的变换器是两级变换器，输入为三相AC-DC级，后接包含隔离变压器的DC-DC级；但两级变换器需要大量开关，因此既昂贵又笨重。

有学者提出了更简单、更轻和更便宜的单级AC-DC变换器，它可以将三相交流电压转换成隔离的直流电压，这些变换器仅使用一个变换器来执行三相AC-DC转换和DC-DC转换：如三相双开关ZVS PFC DCM升压变器，但这种变换器输入部分不受控制，因此输入电流不连续，电流峰值非常高。再如一种三电平集成的AC-DC变换器，但这种变换器内部有一个输入二极管桥，当变换器中有更多的电流时，高功率变换器的导通损耗会增加。还有一种谐振型变换器，但它是以可变开关频率控制和脉宽调制相结合的方式工作的，因此必须使用复杂、非标准的变换器专用控制方法来操作转换器，实现难度较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中现有单级AC-DC变换器的开关数目多、电流应力高、控制复杂性高以及输入电流不连续的缺点，提供一种具有电流隔离的单级AC-DC变换器。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种具有电流隔离的单级AC-DC变换器，包括AC-DC变换单元和DC-DC变换单元；AC-DC变换单元包括第一电感、第二电感、第三电感、第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管、第一电容和第二电容；第一功率开关管的源极连接第三功率开关管的漏极，漏极连接第二功率开关管的漏极；第二功率开关管的源极连接第四功率开关管的漏极；第三功率开关管的源极连接第四功率开关管的源极；第一电容的一端连接第一功率开关管的漏极和第二功率开关管的漏极，另一端连接第二电容的一端；第二电容的另一端连接第三功率开关管的源极和第四功率开关管的源极；第一电感、第二电感和第三电感的一端分别用于连接三相输入电源，第一电感的另一端连接第一功率开关管和第三功率开关管的连接线，第二电感的另一端连接第二功率开关管和第四功率开关管的连接线，第三电感的另一端连接第一电容和第二电容的连接线；DC-DC变换单元的输入端与第一功率开关管和第三功率开关管的连接线和第二功率开关管和第四功率开关管的连接线均连接，输出端用于连接负载。

本实用新型进一步的改进在于：

所述DC-DC变换单元为FB-ZVS-PWM变换器。

所述DC-DC变换单元包括隔直电容、漏电感、隔离变压器、第一二极管和第二二极管；隔直电容一端连接第一功率开关管和第三功率开关管的连接线，另一端通过漏电感连接隔离变压器一次侧的一端，隔离变压器一次侧的另一端连接第二功率开关管和第四功率开关管的连接线；隔离变压器二次侧设置第一抽头、第二抽头和第三抽头，第二抽头位于第一抽头和第三抽头之间，第一抽头连接第一二极管的阳极，第二抽头连接第二二极管的阳极；使用状态时：负载一端与第一二极管的阴极和第二二极管的阴极均连接，另一端连接第二抽头。