[发明专利]三相隔离型双向AC-DC变换器及其控制方法

摘要

本发明公开了三相隔离型双向AC‑DC变换器及其控制方法，属于电力电子变换器的技术领域。变换器包括：交流侧滤波器、三相整流/逆变桥、交流侧开关电路、高频隔离变压器单元、有源磁复位电路、直流侧开关电路、直流侧滤波器，变换器中的高频变压器的工作状态与正激类似，采用有源磁复位的方式降低了直流侧开关管的电压应力。控制方法采用改进的电流型SVPWM方法使得交流侧开关低频工作，减小了交流侧开关损耗。该双向变换器具有输出电压范围宽，无需直流母线以及实现电气隔离的特点，适用于作为电网和蓄电池之间的接口变换器。

主权项

1.三相隔离型双向AC‑DC变换器的控制方法，其特征在于，三相隔离型双向AC‑DC变换器，包括：交流侧滤波器、三相整流/逆变桥、包含三路双向开关、第一MOSFET、第二MOSFET的交流侧开关电路、包含第一高频变压器和第二高频变压器的高频变压器单元、包含第三MOSFET、第四MOSFET、第一复位电容、第二复位电容的有源磁复位电路、包含第五MOSFET、第六MOSFET、第七MOSFET、第八MOSFET的直流侧开关电路、直流侧滤波器，其中，所述交流侧滤波器输入端接三相交流电，三相整流/逆变桥的桥臂中点接交流侧滤波器输出端，三路双向开关的一端分别与三相整流/逆变桥的桥臂中点连接，第一MOSFET的漏极与三相整流/逆变桥的上桥臂公共端连接，第一MOSFET的源极与第一高频变压器原边绕组的一端连接，第二MOSFET的源极与三相整流/逆变桥的下桥臂公共端连接，第二MOSFET的漏极与第二高频变压器原边绕组的一端连接，第一高频变压器原边绕组的另一端、三路双向开关的另一端、第二高频变压器原边绕组的另一端并接在一起，第一复位电容的一极与第一高频变压器副边绕组的一端连接，第一复位电容的另一极与第三MOSFET的漏极连接，第三MOSFET的源极、第二复位电容的一极、第一高频变压器副边绕组的另一端、第二高频变压器副边绕组的一端并接在一起，第二复位电容的另一极与第四MOSFET的漏极连接，第四MOSFET的源极与第二高频变压器副边绕组的另一端连接，第一高频变压器原边绕组与第一MOSFET源极连接的一端、第一高频变压器副边绕组与第一复位电容连接的一端互为同名端，第二高频变压器原边绕组与三路双向开关以及第一高频变压器原边绕组并接的一端、第二高频变压器副边绕组与第一高频变压器副边绕组、第三MOSFET、第二复位电容并接的一端互为同名端，第六MOSFET的源极与第一复位电容和第一高频变压器副边绕组连接的一极相连，第八MOSFET的漏极与第四MOSFET的源极连接，第五MOSFET与第七MOSFET串接的支路并接在第六MOSFET漏极和第八MOSFET源极之间，第五MOSFET源极和第七MOSFET漏极的连接点与第三MOSFET的源极连接，直流侧滤波器并接在第五MOSFET与第七MOSFET组成的串接支路的两端；控制方法具体为：定义开关模态：S＝([Sa Sb Sc],[S1S2])，Sa、Sb、Sc为a相、b相、c相双向开关的状态，S1、S2为第五MOSFET Qs1、第七MOSFET Qs3的状态，Sa+Sb+Sc＝0，当Qj1导通时Sj＝+1，当Qj4导通时Sj＝‑1，当Qj2和Qj3导通时Sj＝0，Qj1、Qj4为三相整流/逆变桥j相桥臂的上桥臂开关管和下桥臂开关管，Qj2和Qj3为j相双向开关中的共射极连接的两个开关管，Sj为j相双向开关的状态，j＝a,b,c，当Qs1导通时S1＝1，当Qs1关断时S1＝0，当Qs3导通时S2＝1，当Qs3关断时S2＝0，控制第五MOSFET Qs1和第六MOSFET Qs2互补导通且不同时关断、第七MOSFET Qs3和第八MOSFET Qs4互补导通且不同时关断，采用基于电流空间矢量的控制方法，将不同开关模态构成的基本非零电流矢量所围成的6扇区划分为12扇区，选择离期望电流空间矢量所在扇区最近的两个非零矢量以及合适的零矢量作为合成矢量，在合成矢量对应的开关模态中选择三相整流/逆变桥中各开关以及三路双向开关的开关通断状态相同的开关模态，第k个基本非零电流矢量I_k为：i_jt＝σ_j·I_dc，σ_j为交流侧j相电流的三值逻辑函数，i_at、i_bt、i_ct分别为t时刻的a相电流、b相电流、c相电流，I_dc为直流电流。