[发明专利]一种准单级三相脉冲电源及其控制方法

说明书

本发明公布了一种准单级三相脉冲电源及其控制方法。所述的准单级三相脉冲电源包括一个三相T型三电平整流器和一个同步整流变换器。通过向三相调制波中注入零序分量调节T型三电平整流器向低压端口传递的功率，部分能量由T型三电平整流器直接向负载传输，实现最大功率单级传输，提高能量传输效率。并通过T型三电平整流器高压输出端和低压输出端电容宽范围波动补偿输入输出瞬时功率差额，抑制脉冲功率对交流电网的冲击，同时同步整流变换器补偿低压输出端电容电压波动，给脉冲负载提供稳定的电压。本发明能够实现输入输出功率解耦，抑制脉冲负载对交流电网冲击，并通过最大化功率单级传输，提高能量传输效率，适用于有脉冲负载的应用场合。

技术领域

本发明涉及一种准单级三相脉冲电源及其控制方法，属于电力电子变换器领域，特别是交流-直流电能变换技术领域。

背景技术

脉冲电源应用十分广泛，包括材料加工、医疗卫生、雷达、高能物理研究等领域。脉冲功率具有周期性、突变性、能量峰均比高的特点，对电网的稳定运行提出了挑战。

传统脉冲电源采用无源功率解耦，采用超级电容等无源元件作为瞬时功率支撑，通过增大电容容量维持电压稳定，使得电源体积重量增大，降低功率密度。

三相交直流供电系统根据功率变换级数可分为单级式与多级式。单级式架构功率器件相对较少，变换器成本较低，由于只有一级功率变换，效率较高，脉冲功率负载的突加突卸对三相不控整流交直流供电系统，造成谐波污染、频率波动、电压闪变等一系列问题，长期运行影响供电电力系统的稳定。专利(公开号：CN108377102A)提出一种两级式架构，由非隔离型PFC变换器、受控电流源、隔离型DC/DC变换器组成。受控电流源由非隔离双向变换器构成，起到储能作用。在没有脉冲时，能量被储存在双向变换器电容里，脉冲来临时双向变换器放电补偿能量。这种结构根据功率守恒的方法对输入电流进行控制，实现了对脉冲电流解耦，减小了PFC母线电容。但是能量全部经过两级变换，能量传输效率降低。另外双向变换器需要按照脉冲峰值进行设计。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种准单级三相脉冲电源及其控制方法。用最高的单级功率传输比，解决脉冲功率对供电系统的功率冲击，解耦输入输出功率，最大化能量传输效率，为脉冲负载提供稳定供电电压，并大幅减小设备体积重量。

本发明通过以下技术方案实现。

本发明所述的准单级三相脉冲电源包括一个三相T型三电平整流器和一个同步整流变换器，三相T型三电平整流器高压输出端v_H连接至同步整流变换器的输入端，低压输出端v_L与同步整流变换器输出端v_buck串联后再与负载相连。

所述三相T型三电平整流器包括低压端口滤波电容(C_L)、高压端口滤波电容(C_H)、3个桥前滤波电容(C_a、C_b、C_c)、3个桥前滤波电感(L_a、L_b、L_c)、12个开关管包括T型三电平整流器同一桥臂开关管S_Hx、S_Zx(x＝a，b，c)和箝位开关管S_Lx1、S_Lx2(x＝a，b，c)；所述低压端口用于提供单级功率通路；