[實用新型]一種帶有有源箝位的軟開關型單級式高頻隔離整流器

有效

• 申請號: 201821539884.8
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN208890675U
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 張斌鋒;王鑫誠;豐瀚麟;謝少軍
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學;南京麥格安倍電氣科技有限公司
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02J7/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王安琪

本實用新型公開了一種帶有有源箝位的軟開關型單級式高頻隔離整流器，包括：三個交流側電感、三個交流側電容、三相不控整流全橋、三個雙向開關、正母線單相全橋、負母線單相全橋、兩個隔離變壓器、單相不控整流全橋、箝位電路、直流側濾波電感和直流側濾波電容。本實用新型能夠解決現有技術中三相整流器將三相380V交流電壓變換為低壓直流電壓時必須采用兩級結構的問題，同時實現電氣隔離。

技術領域

本發明涉及AC/DC整流器技術領域，尤其是一種帶有有源箝位的軟開關型單級式高頻隔離整流器。

背景技術

在電動汽車(EV)電池充電、數據中心直流供電系統等應用領域中需要將電能從交流電轉換為直流電。單相可功率因數校正(PFC)的整流器通常用于低功率場合，例如功率小于5kW，在更高的功率場合，必須采用三相PFC整流器。三相整流器根據是否具有直流側電感可以分為兩大類：電流源型和電壓源型整流器；根據是否存在高頻隔離變壓器又可以分為隔離型和非隔離型。

由三相橋式電路構成的非隔離三相電壓源型整流器，在整流工作時直流側呈升壓特性，三相380V交流電壓經其變換后直流電壓通常達600～800V，通常需要通過隔離變壓器或者在后級加DC/DC變換器進行降壓后才能接到低壓直流母線上。此外，電壓源型 AC/DC變換器的整流模式是升壓(boost)類型，存在啟動沖擊問題，需要在功率傳輸路徑中加入啟動限流措施，影響變換器效率和功率密度，同時，升壓型電路在空載或輕載工作時，系統的閉環控制也存在較大的難度，難以兼顧控制的穩定性和快速動態響應特性。

隔離型整流器通常需要兩級式結構，一種是在前級加入工頻隔離變壓器，這會導致變換器整體體積重量大、成本高；另一種是在后級加入高頻隔離雙向DC/DC變換器，但是兩級式功率變換對系統效率有很大的負面影響，并且現有的高頻隔離雙向DC/DC 變換器寬電壓變化范圍條件下的特性較差，這種變換器難以適應寬輸入輸出電壓變化的應用需求。

此外，單級式高頻隔離整流器中高頻變壓器漏感的存在會與副邊高頻整流橋的寄生電容發生諧振現象，導致副邊整流器的電壓應力為兩倍的副邊輸出電壓平均值，進而使得整流器的輸出電壓設計值小于一半的整流二極管的電壓應力。因此，單級式高頻隔離整流器無法實現寬范圍的電壓輸出。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種帶有有源箝位的軟開關型單級式高頻隔離整流器，能夠解決現有技術中三相整流器將三相380V交流電壓變換為低壓直流電壓時必須采用兩級結構的問題，同時實現電氣隔離。

為解決上述技術問題，本發明提供一種帶有有源箝位的軟開關型單級式高頻隔離整流器，包括：三個交流側電感、三個交流側電容、三相不控整流全橋、三個雙向開關、正母線單相全橋、負母線單相全橋、兩個隔離變壓器、單相不控整流全橋、箝位電路、直流側濾波電感和直流側濾波電容；三個交流側電感一端分別連接到三相交流電源輸入，另一端分別連接到三個交流側電容，三個交流側電容采用星形連接，三相不控整流全橋的三個橋臂中點分別連接到三個雙向開關，三個雙向開關的另一端同時連接到一個相同的節點Y，三相全橋的正直流母線節點p與節點Y分別連接到正母線單相全橋的公共輸入側，同時節點Y與三相全橋的負直流母線節點n分別連接到負母線單相全橋的公共輸入側，正母線單相全橋的兩組橋臂中點輸出連接到隔離變壓器T1的原邊，負母線單相全橋的兩組橋臂中點輸出連接到隔離變壓器T2的原邊，隔離變壓器T1和T2的副邊按照同名端順向串聯，變壓器串聯后的輸出端連接到單相整流全橋的兩組橋臂中點，單相整流全橋的一個公共輸出端口連接到箝位電路支路以及直流側濾波電感，直流側濾波電感的另一端為變換器的正直流母線端口，母線接口同時與直流側濾波電容的一端連接，直流側濾波電容的另一端為變換器的負直流母線端口，負直流母線接口同時還與單相整流全橋以及箝位電路的另一個公共輸出端口相連。