[發明專利]基于單相三電平偽圖騰柱式的直流充電器

在審

• 申請號: 202110389092.7
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113206600A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 馬輝;徐甜川;敬成;代紅
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: H02M7/06
• 分類號: H02M7/06;H02M7/217;H02M7/219;H02M7/04;H02J7/02;B60L53/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

基于單相三電平偽圖騰柱式的直流充電器，該直流充電器包括偽圖騰柱橋臂、濾波電路、雙回路帶雙向開關管的單相整流橋；偽圖騰柱橋臂包括開關管S₁、S₂，二極管D₃、D₄；所述濾波電路包括電感L₁、L₂；所述雙回路帶雙向開關管的單相整流橋包括二極管D₁、D₂，一對雙向開關管，電容C₁、C₂，負載R_L；雙向開關管包括開關管S₃，二極管D₅、D₆、D₇、D₈，開關管S₄，二極管D₉、D₁₀、D₁₁、D₁₂。本發明基于單相三電平偽圖騰柱式的直流充電器，融合偽圖騰柱整流技術及三電平拓撲技術，相對于傳統的升壓功率因數校正直流充電器，能有效地降低開關管的應力，開關管的導通損耗小，且不存在橋臂直通現象；同時由于電路中存在雙回路雙向開關管，電路的可靠性被大大的提高。

技術領域

本發明涉及電力電子電能變換技術領域，具體涉及一種基于單相三電平偽圖騰柱式的直流充電器。

背景技術

經濟的快速發展帶來了嚴峻的環境、能源問題。如何提高電源的效率、節省能源的消耗成為人類共同關心的問題。直流充電器作為單相交流電網與直流設備的接口電路，其性能對交流電網和直流設備起著重要作用，直流充電器作為電動汽車等交通工具的充電設備，具有廣闊的應用場景。直流充電設備的功率因數低、電流諧波高，會對電網污染嚴重，受到人們的廣泛關注，其中，三電平單位功率因數校正的直流充電器與兩電平直流充電器相比具有功率器件電壓應力小、電流諧波低、等效開關頻率高的優點。近年來三電平結構被廣泛的應用于各類電力電子系統中，特別是高壓大功率交流變直流的充電樁領域。

發明內容

本發明采用雙回路單開關雙向管結構，并結合偽圖騰柱式結構而提供一種基于單相三電平偽圖騰柱式的直流充電器，該直流充電器省去了導通回路中二極管的導通數量，有效降低了功率器件的導通損耗；同時電路中以雙回路單開關雙向管實現電流的雙向流動，從而達到三電平電壓輸出的目的，降低了開關電壓應力且無橋臂直通隱患，提高直流充電電路的可靠性和效率。

本發明采取的技術方案為：

基于單相三電平偽圖騰柱式的直流充電器，該直流充電器包括：

偽圖騰柱橋臂、濾波電路、雙回路帶雙向開關管的單相整流橋；

所述偽圖騰柱橋臂包括開關管S₁、S₂，二極管D₃、D₄；

所述濾波電路包括電感L₁、L₂；

所述雙回路帶雙向開關管的單相整流橋包括二極管D₁、D₂，一對雙向開關管，電容C₁、C₂，負載R_L；

雙向開關管包括開關管S₃，二極管D₅、D₆、D₇、D₈，開關管S₄，二極管D₉、D₁₀、D₁₁、D₁₂；

交流電源u_s一側分別連接二極管D₁陽極、二極管D₂陰極；交流電源u_s另一側分別連接電感L₁一端、電感L₂一端；