技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本
發(fā)明涉及整流電源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種三相交流-直流變換電源。
背景技術(shù)
[0002] 交流-直流變換電源廣泛應(yīng)用在通信設(shè)備電源
整流器模
塊、
電池儲(chǔ)能整流器模塊以及電動(dòng)
汽車動(dòng)
力電池充電樁等諸多工業(yè)場合，其主要功能為實(shí)現(xiàn)交流
電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)校正，降低諧波對(duì)電網(wǎng)
電能質(zhì)量的污染以及減少無功損耗；同時(shí)為后級(jí)用電設(shè)備提供穩(wěn)定、可控的直流電能。目前在通信設(shè)備電源模塊與電動(dòng)汽車充電樁模塊中所用電源通常采用兩級(jí)結(jié)構(gòu)，即第一級(jí)為三相交流-直流
整流橋，該部分主要功能在于實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正以及提高直流
電壓，第二級(jí)為高頻隔離型
直流-直流變換器，該部分主要功能為隔離與控制
輸出電壓。兩級(jí)之間通過大容值直流電容相連，該電容起到穩(wěn)壓與去耦的作用。該結(jié)構(gòu)最突出問題在于：兩級(jí)結(jié)構(gòu)體積與重量過大，導(dǎo)致低功率
密度；同時(shí)兩級(jí)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致高損耗也會(huì)降低整機(jī)轉(zhuǎn)換效率，造成電能的浪費(fèi)。
發(fā)明內(nèi)容
[0003] 本發(fā)明的目的在于至少解決
現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提供一種三相交流-直流變換電源，能夠有效降低變換電源的體積和重量，提高變換電源的功率密度，提升系統(tǒng)壽命，降低維護(hù)和更換成本。
[0004] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面
實(shí)施例的一種三相交流-直流變換電源，包括：
[0005] 三相交流輸入端，包括A相交流輸入端、B相交流輸入端和C相交流輸入端；
[0006] 原邊矩陣式
開關(guān)電路，包括相互并聯(lián)的原邊第一橋臂支路、原邊第二橋臂支路和原邊第三橋臂支路，所述原邊第一橋臂支路包括相互
串聯(lián)的原邊第一上橋臂和原邊第一下橋臂，所述A相交流輸入端連接至所述原邊第一上橋和所述原邊第一下橋臂的連接點(diǎn)處；所述原邊第二橋臂支路包括相互串聯(lián)的原邊第二上橋臂和原邊第二橋臂，所述B相交流輸入端連接至所述原邊第二上橋和所述原邊第二下橋臂的連接點(diǎn)處；所述原邊第三橋臂支路包括相互串聯(lián)的原邊第三上橋臂和原邊第三下橋臂，所述C相交流輸入端連接至所述原邊第三上橋和所述原邊第三下橋臂的連接點(diǎn)處；所述原邊第一上橋、所述原邊第一下橋臂、所述原邊第二上橋、所述原邊第二下橋臂、所述原邊第三上橋和所述原邊第三下橋臂均由兩個(gè)開關(guān)管反向串聯(lián)組成；
[0007] 隔離
變壓器，所述隔離變壓器的原邊繞組的兩端分別連接到所述原邊第一橋臂支路、所述原邊第二橋臂支路和所述原邊第三橋臂支路的兩個(gè)并聯(lián)接點(diǎn)處；
[0008] 副邊整流電路，用于對(duì)所述隔離變壓器傳遞過來的電能進(jìn)行整流，輸入端連接所述隔離變壓器的副邊繞組，輸出端引出作為直流輸出端。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面實(shí)施例的一種三相交流-直流變換電源，至少具有如下有益效果：使用了一套電路實(shí)現(xiàn)了三相功率因素校正與輸出隔離直流電源兩個(gè)功能，變換電源采用單級(jí)結(jié)構(gòu)，可以將整流器與直流-直流變換器中間的大容值直流電容去掉，進(jìn)而有效降低變換電源整機(jī)的體積與重量，提高變換電源的功率密度，另外在傳統(tǒng)的交流-直流變換電源中，大容值直流電容的壽命較短，該部件為變換電源整機(jī)壽命的一個(gè)短板，去到大容值直流電容可以有效提升系統(tǒng)壽命，降低維護(hù)和更換成本。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述副邊整流電路為全橋整流電路，包括相互并聯(lián)的副邊第一橋臂支路和副邊第二橋臂支路，所述副邊第一橋臂支路包括相互串聯(lián)的副邊第一上橋臂和副邊第一下橋臂，所述副邊第二橋臂支路包括相互串聯(lián)的副邊第二上橋臂和副邊第二下橋臂，所述隔離變壓器的副邊繞組的兩端分別連接至所述副邊第一上橋臂與所述副邊第一下橋臂的連接點(diǎn)處和所述副邊第二上橋臂與所述副邊第二下橋臂的連接點(diǎn)處；所述直流輸出端分別連接至所述副邊第一橋臂支路和所述副邊第二橋臂支路的兩個(gè)并聯(lián)接點(diǎn)處。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述副邊第一上橋臂、所述副邊第一下橋臂、所述副邊第二上橋臂和所述副邊第二下橋臂均包括若干個(gè)相互并聯(lián)的開關(guān)管。副邊整流電路采用多個(gè)開關(guān)管并聯(lián)的方式，可以有效降低副邊整流電路的導(dǎo)通損耗，從而提高系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述三相交流輸入端和所述原邊矩陣式開關(guān)電路之間還設(shè)置有三相濾波電感和三相濾波電容，所述三相濾波電感包括A相濾波電感、B相濾波電感和C相濾波電感，所述A相濾波電感串接在所述原邊第一上橋與所述原邊第一下橋臂的連接點(diǎn)和所述A相交流輸入端之間，所述B相濾波電感串接在所述原邊第二上橋與所述原邊第二下橋臂的連接點(diǎn)和所述B相交流輸入端之間，所述C相濾波電感串接在所述原邊第三上橋與所述原邊第三下橋臂的連接點(diǎn)和所述C相交流輸入端之間，所述三相濾波電容由三個(gè)三
角形連接或者星型連接的電容組成，所述三相濾波電容的三個(gè)端口分別連接到所述原邊第一上橋與所述原邊第一下橋臂的連接點(diǎn)、所述原邊第二上橋與所述原邊第二下橋臂的連接點(diǎn)、所述原邊第三上橋與所述原邊第三下橋臂的連接點(diǎn)。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，還包括設(shè)置在所述副邊整流電路和所述直流輸出端之間的直流濾波電路，所述直流濾波電路包括輸出直流電感和輸出直流電容，所述副邊整流電路的一個(gè)輸出端連接所述輸出直流電感的一端，所述輸出直流電感的另一端連接所述輸出直流電容的一端，所述副邊整流電路的另一個(gè)輸出端連接所述輸出直流電容的另一端，所述輸出直流電容的兩端引出作為直流輸出端。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，還包括設(shè)置在所述副邊整流電路和所述直流濾波電路之間的附加輸出直流電容，所述附加輸出直流電容的兩端連接所述副邊整流電路的兩個(gè)輸出端。通過設(shè)置附加輸出直流電容，可以拓寬三相交流-直流變換電源的輸出電壓范圍。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述原邊矩陣式開關(guān)電路中的開關(guān)管選用IGBT管或者M(jìn)OSFET管。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述副邊整流電路中的開關(guān)管選用MOSFET管。
[0017] 本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
附圖說明
[0018] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步地說明；
[0019] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三相交流-直流變換電源的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三相交流-直流變換電源的原邊矩陣式開關(guān)電路的結(jié)構(gòu)圖；
[0021] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三相交流-直流變換電源的原邊矩陣式開關(guān)電路的電路原理圖；
[0022] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三相交流-直流變換電源的具體電路原理圖。
具體實(shí)施方式
[0023] 本部分將詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，本發(fā)明之較佳實(shí)施例在附圖中示出，附圖的作用在于用圖形補(bǔ)充
說明書文字部分的描述，使人能夠直觀地、形象地理解本發(fā)明的每個(gè)技術(shù)特征和整體技術(shù)方案，但其不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
[0024] 在本發(fā)明的描述中，若干的含義是一個(gè)或者多個(gè)，多個(gè)的含義是兩個(gè)以上，大于、小于、超過等理解為不包括本數(shù)，以上、以下、以內(nèi)等理解為包括本數(shù)。如果有描述到第一、第二只是用于區(qū)分技術(shù)特征為目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的先后關(guān)系。
[0025] 本發(fā)明的描述中，除非另有明確的限定，設(shè)置、安裝、連接等詞語應(yīng)做廣義理解，所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以結(jié)合技術(shù)方案的具體內(nèi)容合理確定上述詞語在本發(fā)明中的具體含義。
[0026] 參照?qǐng)D1，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種三相交流-直流變換電源，包括三相交流輸入端、原邊矩陣式開關(guān)電路、隔離變壓器、副邊整流電路和直流輸出端，其中：
[0027] 三相交流輸入端包括A相交流輸入端、B相交流輸入端和C相交流輸入端；
[0028] 參照?qǐng)D2，原邊矩陣式開關(guān)電路包括相互并聯(lián)的原邊第一橋臂支路、原邊第二橋臂支路和原邊第三橋臂支路，原邊第一橋臂支路包括相互串聯(lián)的原邊第一上橋臂和原邊第一下橋臂，A相交流輸入端連接至原邊第一上橋和原邊第一下橋臂的連接點(diǎn)處；原邊第二橋臂支路包括相互串聯(lián)的原邊第二上橋臂和原邊第二橋臂，B相交流輸入端連接至原邊第二上橋和原邊第二下橋臂的連接點(diǎn)處；原邊第三橋臂支路包括相互串聯(lián)的原邊第三上橋臂和原邊第三下橋臂，C相交流輸入端連接至原邊第三上橋和原邊第三下橋臂的連接點(diǎn)處；參照?qǐng)D3，原邊第一上橋、原邊第一下橋臂、原邊第二上橋、原邊第二下橋臂、原邊第三上橋和原邊第三下橋臂均由兩個(gè)開關(guān)管反向串聯(lián)組成；此處的開關(guān)管選用IGBT管或者M(jìn)OSFET管，其中可以使用基于
硅的開關(guān)器件或者基于
碳化硅的開關(guān)器件。當(dāng)此處的開關(guān)管選用IGBT管時(shí)，IGBT管反向并聯(lián)續(xù)流
二極管。
[0029] 隔離變壓器的原邊繞組的兩端分別連接到原邊第一橋臂支路、原邊第二橋臂支路和原邊第三橋臂支路的兩個(gè)并聯(lián)接點(diǎn)處；其中隔離變壓器存在寄生漏抗。
[0030] 參照?qǐng)D2，副邊整流電路用于對(duì)隔離變壓器傳遞過來的電能進(jìn)行整流，輸入端連接隔離變壓器的副邊繞組，輸出端引出作為直流輸出端。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種三相交流-直流變換電源，使用了一套電路實(shí)現(xiàn)了三相功率因素校正與輸出隔離直流電源兩個(gè)功能，變換電源采用單級(jí)結(jié)構(gòu)，相比于現(xiàn)有的使用有源功率因素校正電路級(jí)聯(lián)隔離型直流-直流變換電路的兩級(jí)方案，可以將整流器與直流-直流變換器中間的大容值直流電容去掉，進(jìn)而有效降低變換電源整機(jī)的體積與重量，提高變換電源的功率密度，另外在傳統(tǒng)的交流-直流變換電源中，大容值直流電容的壽命較短，該部件為變換電源整機(jī)壽命的一個(gè)短板，去到大容值直流電容可以有效提升系統(tǒng)壽命，降低維護(hù)和更換成本。此外，應(yīng)用全主動(dòng)開關(guān)管IGBT管或者M(jìn)OSFET管，可以給予電源更多的控制
自由度，從而使電源控制方式更加靈活多樣，通過不同開關(guān)導(dǎo)通次序的組合可以有效降低系統(tǒng)的
開關(guān)損耗，同時(shí)為
軟開關(guān)的實(shí)現(xiàn)提供了可能。
[0032] 參照?qǐng)D3，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，副邊整流電路為全橋整流電路，包括相互并聯(lián)的副邊第一橋臂支路和副邊第二橋臂支路，副邊第一橋臂支路包括相互串聯(lián)的副邊第一上橋臂和副邊第一下橋臂，副邊第二橋臂支路包括相互串聯(lián)的副邊第二上橋臂和副邊第二下橋臂，隔離變壓器的副邊繞組的兩端分別連接至副邊第一上橋臂與副邊第一下橋臂的連接點(diǎn)處和副邊第二上橋臂與副邊第二下橋臂的連接點(diǎn)處；直流輸出端分別連接至副邊第一橋臂支路和副邊第二橋臂支路的兩個(gè)并聯(lián)接點(diǎn)處。
[0033] 參照?qǐng)D4，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，副邊第一上橋臂、副邊第一下橋臂、副邊第二上橋臂和副邊第二下橋臂均包括若干個(gè)相互并聯(lián)的開關(guān)管。副邊整流電路采用多個(gè)開關(guān)管并聯(lián)的方式，可以有效降低副邊整流電路的導(dǎo)通損耗，從而提高系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率。副邊整流電路中的開關(guān)管選用MOSFET管，MOSFET管可以是硅器件或者寬禁帶
半導(dǎo)體器件，如碳化硅或者氮化鎵。副邊整流電路采用多個(gè)MOSFET管并聯(lián)，給予MOSFET管導(dǎo)通后的
電阻效應(yīng)，相比于不可控二極管，可以有效降低系統(tǒng)的導(dǎo)通損耗，提升電源的轉(zhuǎn)換效率。
[0034] 參照?qǐng)D4，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，三相交流輸入端和原邊矩陣式開關(guān)電路之間還設(shè)置有三相濾波電感和三相濾波電容，三相濾波電感包括A相濾波電感、B相濾波電感和C相濾波電感，A相濾波電感串接在原邊第一上橋與原邊第一下橋臂的連接點(diǎn)和A相交流輸入端之間，B相濾波電感串接在原邊第二上橋與原邊第二下橋臂的連接點(diǎn)和B相交流輸入端之間，C相濾波電感串接在原邊第三上橋與原邊第三下橋臂的連接點(diǎn)和C相交流輸入端之間，三相濾波電容由三個(gè)
三角形連接或者星型連接的電容組成，圖4中三個(gè)三相濾波電容采用三角形連接，三相濾波電容的三個(gè)端口分別連接到原邊第一上橋與原邊第一下橋臂的連接點(diǎn)、原邊第二上橋與原邊第二下橋臂的連接點(diǎn)、原邊第三上橋與原邊第三下橋臂的連接點(diǎn)。
[0035] 參照?qǐng)D4，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，還包括設(shè)置在副邊整流電路和直流輸出端之間的直流濾波電路，直流濾波電路包括輸出直流電感和輸出直流電容，副邊整流電路的一個(gè)輸出端連接輸出直流電感的一端，輸出直流電感的另一端連接輸出直流電容的一端，副邊整流電路的另一個(gè)輸出端連接輸出直流電容的另一端，輸出直流電容的兩端引出作為直流輸出端。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，還包括設(shè)置在副邊整流電路和直流濾波電路之間的附加輸出直流電容，附加輸出直流電容的兩端連接副邊整流電路的兩個(gè)輸出端。通過設(shè)置附加輸出直流電容，可以拓寬三相交流-直流變換電源的輸出電壓范圍。
[0037] 上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，在技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
