[发明专利]一种三单相兼容MISN变换器

说明书

本发明涉及一种三单相兼容MISN变换器，其特征在于：三相交流电源与三相滤波电感L以及MISN模块连接，所述三相交流电源与三相滤波电感L之间分别设置开关S_a、S_b、S_c，所述中点O与所述三相交流电源连接开关S_o，并最终连接在开关S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆组成的整流桥中点；三相运行时电路采用三相四线制接法，三相中性点连接在直流输出母线的中点。本发明还涉及一种所述的二极管整流型三单相兼容MISN变换器以其稳态电压计算方法；以及可控开关的三单相兼容MISN变换器。MISN变换器在三相两电平六开关（2L6B）拓扑的基础上，在交流侧电感上串联MISN多电平模块，可以有效减小电感以及滤波器的体积，进一步提高三单相兼容PFC变换器的功率密度。

技术领域

本发明属于充电变换器结构领域，具体涉及一种三单相兼容MISN(ModularInductive Switching Network)变换器。

背景技术

近年来，随着新能源汽车行业的迅猛发展，纯电动汽车(BEV)续航里程不断增加，汽车充电功率也逐渐增大。电动汽车有直流快充和交流慢充两种方式，直流快充通过公共充电桩设备直接对电池充电，由于目前基础设施建设不全面，直流快充便利性不足；交流慢充通过车载充电机(OBC)对电池充电，电动汽车直接与电网连接，由于交流充电桩成本低，建设灵活，是现阶段电动汽车的主要充电方式。在电动汽车发展初期，电动汽车电池容量较小，OBC的功率在3.3kW左右；如今电动汽车电池容量增加了数倍，车载充电机的功率也提高到6.6kW以上。为了进一步提高交流充电功率，OBC向着三相/单相兼容的方向发展，其功率可以提高到11kW或22kW。

目前，三/单相兼容车载充电机的前级PFC变换器主要有两种方案，模块式和集成式。模块式的方案是基于现有的单相变换器，利用继电器或其他种类的可控开光，将其拼凑成可连接三相或单相电网运行的变换器。该方法的主要优势是开发成本低，不需要增加额外的技术研发成本；但是相对的，模块式的方案电路元件利用率低，功率密度较低。因此，工业界开始推出集成式的方案，基于经典两电平三相六桥（3phase 6bridge, 2L6B）臂拓扑构建的三相/单相兼容变换器，其在三相或单相运行电路复合，提高了元件利用率。两电平方案的缺点在于其交流侧电感伏秒较大，从而使得电感以及差模滤波器部分的体积大，限制了变换器的功率密度。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的技术方案。因此，本发明的一个方面，提供了一种三单相兼容MISN变换器，其特征在于：三相交流电源与三相滤波电感L以及MISN模块连接，所述三相交流电源与三相滤波电感L之间分别设置开关S_a、S_b、S_c，所述中点O与所述三相交流电源连接开关S_o，并最终连接在开关S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆组成的整流桥中点；三相运行时电路采用三相四线制接法，三相中性点连接在直流输出母线的中点O。

优选的，当选通开关S_a、S_b、S_c、S_o全部闭合后，所述变换器就形成了三相兼容MISN变换器；而选通开关S_a、S_b、S_c中的任一个与S_o闭合后，所述变换器就形成了单相兼容MISN变换器。

本发明还提供一种二极管整流型兼容MISN变换器，其特征在于：三相交流电源与三相滤波电感L以及MISN模块连接，并最终连接在二极管组成的整流桥中点；三相运行时电路采用三相四线制接法，三相中性点连接在直流输出母线的中点O。