[發(fā)明專利]三相單級(jí)隔離AC-DC變換器、雙環(huán)控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910429965.5
• 申請(qǐng)日: 2019-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN110112935B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張承慧;宋金秋;段彬;丁文龍;楊東江;白浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M7/12
• 分類號(hào): H02M7/12;H02M1/14;H02M1/44
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 楊曉冰

本發(fā)明公開了一種三相單級(jí)隔離AC?DC變換器、雙環(huán)控制系統(tǒng)及方法，可工作在電流連續(xù)模式，輸出電壓紋波較小，提升變換器的動(dòng)態(tài)性能和最大功率等級(jí)。該變換器，包括前級(jí)PFC電路和后級(jí)LLC電路；前級(jí)PFC電路包括三相電源和三相全控整流橋，所述三相電源的一端相并聯(lián)，所述三相電源的另一端分別通過濾波電感與三相全控整流橋的一橋臂中點(diǎn)連接；后級(jí)LLC電路包括至少三個(gè)濾波隔離臂和三相不控整流橋，所述濾波隔離臂的一端與三相全控整流橋的一橋臂中點(diǎn)連接，另一端與三相不控整流橋的一橋臂中點(diǎn)連接。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及AC-DC變換器技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的新型三相單級(jí)隔離AC-DC變換器、雙環(huán)控制系統(tǒng)及雙環(huán)控制方法。

背景技術(shù)

隨著全球能源危機(jī)的加深以及各國(guó)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，電動(dòng)汽車得到越來越廣泛的應(yīng)用，我國(guó)電動(dòng)汽車也迎來爆發(fā)式增長(zhǎng)，在公交、出租、物流、乘用車等諸多領(lǐng)域都已初具規(guī)模。作為不可或缺的供能設(shè)備，充電系統(tǒng)是電動(dòng)汽車推廣應(yīng)用的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。但遺憾的是，雖然充電樁數(shù)量持續(xù)翻倍增長(zhǎng)，但仍存在體積大、效率低的問題。因此研究高功率密度、高效率的充電系統(tǒng)具有重大社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義。

根據(jù)變換器中是否含有隔離變壓器，可將拓?fù)浞譃楦綦x型和非隔離型。在電動(dòng)汽車充電應(yīng)用中，為了安全和輸入輸出電壓的匹配，需要采用隔離型拓?fù)洹墓β首儞Q的形式來看，充電系統(tǒng)拓?fù)淇煞譃閱渭?jí)式拓?fù)浜蛢杉?jí)式拓?fù)洹Ｄ壳皬V泛采用的充電系統(tǒng)拓?fù)錇閮杉?jí)式結(jié)構(gòu)，即前級(jí)AC-DC變換器+后級(jí)隔離DC-DC變換器。AC-DC和DC-DC通過中間直流母線電容連接，兩者在控制上天然解耦。但該結(jié)構(gòu)所需開關(guān)管數(shù)量眾多，驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)繁雜，且直流母線電容體積龐大。單級(jí)式變換器比兩級(jí)式省去了一級(jí)變換器，減小了電路的復(fù)雜度，提高了功率密度和系統(tǒng)效率。

發(fā)明人在研發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的單級(jí)變換器仍存在以下問題：

1)工作在電流斷續(xù)模式(DCM)，輸入側(cè)需要較大的濾波器；

2)輸出電壓紋波大，對(duì)電池壽命產(chǎn)生損害；

3)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不對(duì)稱，無法應(yīng)用于大功率瞬變的動(dòng)態(tài)切換場(chǎng)合。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本公開提供了一種具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的新型三相單級(jí)隔離AC-DC變換器、雙環(huán)控制系統(tǒng)及雙環(huán)控制方法，可工作在電流連續(xù)模式(CCM)，輸出電壓紋波較小，提升變換器的動(dòng)態(tài)性能和最大功率等級(jí)。

本公開一方面提供的一種新型三相單級(jí)隔離AC-DC變換器的技術(shù)方案是：

一種新型三相單級(jí)隔離AC-DC變換器，包括前級(jí)PFC電路和后級(jí)LLC電路；

所述前級(jí)PFC電路包括三相電源和三相全控整流橋，所述三相電源的一端相并聯(lián)，所述三相電源的另一端分別通過濾波電感與三相全控整流橋的一橋臂中點(diǎn)連接；

所述后級(jí)LLC電路包括至少三個(gè)濾波隔離臂和三相不控整流橋，所述濾波隔離臂的一端與三相全控整流橋的一橋臂中點(diǎn)連接，另一端與三相不控整流橋的一橋臂中點(diǎn)連接。

進(jìn)一步的，所述前級(jí)PFC電路還包括直流濾波電容，所述直流濾波電容與三相全控整流橋的各橋臂兩端并聯(lián)。

進(jìn)一步的，所述濾波隔離臂包括二階高通濾波器和變壓器，所述二階高通濾波器的一端與三相全控整流橋的一橋臂中點(diǎn)連接，另一端與變壓器的初級(jí)線圈一端連接，所述變壓器的次級(jí)線圈一端與三相不控整流橋的一橋臂中點(diǎn)連接。

進(jìn)一步的，所述后級(jí)LLC電路還包括二階低通濾波器，所述二階低通濾波器與三相不控整流橋的各橋臂兩端并聯(lián)。

本公開另一方面提供的一種新型三相單級(jí)隔離AC-DC變換器的工作方法的技術(shù)方案是：

一種新型三相單級(jí)隔離AC-DC變換器的工作方法，該方法包括：