[發明專利]一種三單相兼容MISN變換器

有效

• 申請號: 202210567456.0
• 申請日: 2022-05-24
• 公開（公告）號: CN114665727B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 吳新科;趙問鼎
• 申請（專利權）人: 浙江大學杭州國際科創中心
• 主分類號: H02M7/06
• 分類號: H02M7/06;H02M7/12;H02M7/219;H02M1/42;H02J7/10
• 代理公司: 北京中知法苑知識產權代理有限公司 11226
• 代理人: 陳俊由

本發明涉及一種三單相兼容MISN變換器，其特征在于：三相交流電源與三相濾波電感L以及MISN模塊連接，所述三相交流電源與三相濾波電感L之間分別設置開關S_a、S_b、S_c，所述中點O與所述三相交流電源連接開關S_o，并最終連接在開關S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆組成的整流橋中點；三相運行時電路采用三相四線制接法，三相中性點連接在直流輸出母線的中點。本發明還涉及一種所述的二極管整流型三單相兼容MISN變換器以其穩態電壓計算方法；以及可控開關的三單相兼容MISN變換器。MISN變換器在三相兩電平六開關（2L6B）拓撲的基礎上，在交流側電感上串聯MISN多電平模塊，可以有效減小電感以及濾波器的體積，進一步提高三單相兼容PFC變換器的功率密度。

技術領域

本發明屬于充電變換器結構領域，具體涉及一種三單相兼容MISN(ModularInductive Switching Network)變換器。

背景技術

近年來，隨著新能源汽車行業的迅猛發展，純電動汽車(BEV)續航里程不斷增加，汽車充電功率也逐漸增大。電動汽車有直流快充和交流慢充兩種方式，直流快充通過公共充電樁設備直接對電池充電，由于目前基礎設施建設不全面，直流快充便利性不足；交流慢充通過車載充電機(OBC)對電池充電，電動汽車直接與電網連接，由于交流充電樁成本低，建設靈活，是現階段電動汽車的主要充電方式。在電動汽車發展初期，電動汽車電池容量較小，OBC的功率在3.3kW左右；如今電動汽車電池容量增加了數倍，車載充電機的功率也提高到6.6kW以上。為了進一步提高交流充電功率，OBC向著三相/單相兼容的方向發展，其功率可以提高到11kW或22kW。

目前，三/單相兼容車載充電機的前級PFC變換器主要有兩種方案，模塊式和集成式。模塊式的方案是基于現有的單相變換器，利用繼電器或其他種類的可控開光，將其拼湊成可連接三相或單相電網運行的變換器。該方法的主要優勢是開發成本低，不需要增加額外的技術研發成本；但是相對的，模塊式的方案電路元件利用率低，功率密度較低。因此，工業界開始推出集成式的方案，基于經典兩電平三相六橋（3phase 6bridge, 2L6B）臂拓撲構建的三相/單相兼容變換器，其在三相或單相運行電路復合，提高了元件利用率。兩電平方案的缺點在于其交流側電感伏秒較大，從而使得電感以及差模濾波器部分的體積大，限制了變換器的功率密度。

發明內容

鑒于上述問題，提出了本發明以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的技術方案。因此，本發明的一個方面，提供了一種三單相兼容MISN變換器，其特征在于：三相交流電源與三相濾波電感L以及MISN模塊連接，所述三相交流電源與三相濾波電感L之間分別設置開關S_a、S_b、S_c，所述中點O與所述三相交流電源連接開關S_o，并最終連接在開關S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆組成的整流橋中點；三相運行時電路采用三相四線制接法，三相中性點連接在直流輸出母線的中點O。

優選的，當選通開關S_a、S_b、S_c、S_o全部閉合后，所述變換器就形成了三相兼容MISN變換器；而選通開關S_a、S_b、S_c中的任一個與S_o閉合后，所述變換器就形成了單相兼容MISN變換器。

本發明還提供一種二極管整流型兼容MISN變換器，其特征在于：三相交流電源與三相濾波電感L以及MISN模塊連接，并最終連接在二極管組成的整流橋中點；三相運行時電路采用三相四線制接法，三相中性點連接在直流輸出母線的中點O。