[發明專利]一種電源轉換器以及輸入/輸出頻率轉換方法

有效

• 申請號: 200910135864.3
• 申請日: 2009-04-30
• 公開（公告）號: CN101877539A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 吳學智;姚吉隆;趙研峰;克晶;宋英華
• 申請（專利權）人: 西門子(中國)有限公司
• 主分類號: H02M5/10
• 分類號: H02M5/10;H02M5/42;H02M1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電源技術，具體涉及一種電源轉換器以及輸入/輸出頻率轉換方法。

背景技術

電網電源的頻率是標準的50Hz。然而，在很多應用領域中，需要使用的電源頻率卻不是電網電源的50Hz，而是其它特定的頻率。比如，在鐵路應用中，25Hz的電源頻率被廣泛用于狀態靈敏度測試電路；在飛機站點測試中，使用的電子設備需要400Hz的電源頻率。這樣，在具體的應用中，就需要使用電源轉換器將電網所提供電源的標準50Hz頻率轉換為實際所需的頻率，即，進行輸入/輸出頻率轉換。

圖1是現有技術中電源轉換器的一種結構示意圖。圖2是在現有技術中電源轉換器進行輸入/輸出頻率轉換的流程圖。參見圖1和圖2，在現有技術中，進行輸入/輸出頻率轉換的過程主要包括如下步驟：

步驟201：從電網輸入的具有標準50Hz頻率的三相交流電首先被輸入第一級的AC/DC轉換器進行整流，整流波形經過大型電容器C的濾波轉換為直流電源。

步驟202：第二級的DC/AC轉換器對該直流電源進行高頻斬波，產生離散的脈寬固定的高頻脈沖序列。

步驟203：脈寬固定的高頻脈沖序列經過隔離變壓器傳輸至第三級的AC/DC轉換器。

步驟204：第三級的AC/DC轉換器對離散的高頻脈沖序列進行整流，然后經過大型電容器C的濾波轉換為直流電源。

步驟205：該直流電源依次經過第四級的DC/AC轉換器的轉換以及LC濾波器的濾波處理，產生滿足負載要求的交流電輸出頻率。

根據圖1以及以上描述可以看出，利用現有技術中的電源轉換器進行輸入/輸出頻率轉換時，由于電源轉換器中包括4個AC-DC轉換器，需要進行4級直流與交流之間的互相轉換，而每一級轉換都會導致轉換效率的損耗，因此，最終電源轉換器的轉換效率會大大降低，通常少于85％。

進一步地，由于現有技術中電源轉換器進行輸入/輸出頻率轉換的過程中，電源需要多次以直流態存在，這樣則意味著需要使用多個大型電容器C對整流后的波形進行濾波來得到該直流態，由于使用了多個大型電容器，因此，造成了電源轉換器的體積大、成本高并且壽命低。

進一步地，由于現有技術中電源轉換器內部的AC/DC轉換器均為單向整流器，因此很難適用于多種負載的多種輸出頻率要求。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種電源轉換器以及輸入/輸出頻率轉換方法，以便于提高頻率轉換的效率。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種電源轉換器，包括：

第一級AC/AC轉換器，對來自電網的三相交流電進行整流，以及根據各個脈沖的伏秒積相同的原則對整流波形進行高頻斬波，產生高頻脈沖序列；

變壓器，對第一級AC/AC轉換器產生的高頻脈沖序列進行隔離，輸出至第二級AC/AC轉換器；

第二級AC/AC轉換器，將變壓器輸出的高頻脈沖序列轉換為基波頻率為所需輸出頻率的脈沖序列；

LC濾波器，對第二級AC/AC轉換器輸出的脈沖序列進行濾波，得到具有所需輸出頻率的交流電。

可選地，所述第一級AC/AC轉換器中包括由6個雙向開關組成的三相橋式電路，該6個雙向開關均工作于高速開關狀態，來自電網的三相交流電輸入分別連接到三相橋式電路中的每一相；該6個雙向開關通過執行導通和關斷，實時選擇三相交流電輸入中線電壓最高的兩相，同時根據斬波出的各個脈沖的伏秒積相同的原則控制每一個雙向開關的開關頻率，產生出高頻脈沖序列。

可選地，所述第一級AC/AC轉換器中包括整流模塊和斬波模塊，

整流模塊包括由6個單向開關組成的三相橋式電路，來自電網的三相交流電輸入分別連接到三相橋式電路中的每一相；該6個單向開關通過執行導通和關斷，對三相交流電輸入進行全波整流，該6個單向開關的開關頻率為電網頻率，整流后波形輸出至斬波模塊；

斬波模塊包括由4個單向開關組成的H橋，該4個單向開關均工作于高速開關狀態，該4個單向開關通過執行導通和關斷，以及根據斬波出的各個脈沖的伏秒積相同的原則控制該4個單向開關的開關頻率，產生出高頻脈沖序列。

可選地，所述第二級AC/AC轉換器中包括2個雙向開關，該2個雙向開關中的每一個雙向開關的一端與變壓器副邊相連，另一端連接到一起與LC濾波器中的電感L連接，該電感L的另外一端和跨接在變壓器副邊中間抽頭的LC濾波器中的電容C連接，通過控制該2個雙向開關的導通和關斷，且控制該2個雙向開關的開關頻率為所需的輸出頻率，產生出基波頻率為所需輸出頻率的脈沖序列。