功率变换装置及其设置方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及功率变换领域，具体涉及一种功率变换装置及其设置方法。
【背景技术】
[0002]随着功率变换器对功率密度和效率的要求不断提升，而变换器拓扑技术并未出现大的突破，现有的技术已经满足不了需求。
[0003]单个功率变换器采用两级结构，功率因数校正(PFC:Power Factor Correct1n)单元实现AC-DC预稳压，DC-DC变换单元将预稳电压转换为所需要的输出电压。这种方式开关器件应力相对较高，磁件体积也相应较大，在中大功率应用中效率和体积都没有优势。为此，通常做法是通过在PFC单元或者DC-DC单元实现多相并联，可以降低器件应力，磁性器件的体积也有所降低，改善了效率和散热，同时利用交错控制降低了输入和输出电流纹波。或采用交错PFC采用耦合电感，DC-DC隔离变压器采用矩阵变压器，以上这些现有技术都在一定程度上有助于效率和功率密度的提升，但并不能有效减小磁性器件的体积和开关器件的应力，而且不能实现自动均流，需要增加额外的均流控制，增加了系统的控制复杂度。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的主要技术问题是，提供一种功率变换装置及其设置方法，解决现有功率变换器体积和应力大，控制复杂的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供一种功率变换装置，包括升压单元，至少两个功率变换单元；所述功率变换单元的输入端为双输入端，输出端为双输出端；所述升压单元的输入端与交流电源的一端连接，输出端与所述多个功率变换单元中的第一个功率变换单元的其中一个输入端连接；所述多个功率变换单元中的最后一个功率变换单元的其中一个输入端与所述交流电源的另一端连接；所述与多个功率变换单元之间的输入端串联，输出端并联。
[0006]在本发明的一种实施例中，所述功率变换单元包括具有双输入端和双输出端的第一变换子单元以及第二变换子单元；
[0007]所述各功率变换单元的第一变换子单元的双输出端分别与第二变换子单元的双输入端连接；
[0008]所述各功率变换单元的第二变换子单元之间的两输出端分别并联；
[0009]所述各功率变换单元的第一变换子单元之间的输入端依次串联；且第一个功率变换单元的第一变换子单元的其中一个输入端与所述升压单元的输出端连接；最后一个功率变换单元的第一变换子单元的其中一个输入端与所述交流电源的另一端连接。
[0010]在本发明的一种实施例中，所述第一变换子单元为非隔离AC-DC变换子单元或非隔离DC-DC变换子单元，所述第二变换子单元为隔离DC-DC变换子单元。
[0011]在本发明的一种实施例中，所述第一变换子单元为非隔离AC-DC变换子单元时，所述非隔尚AC-DC变换子单兀为H桥电路变换子单兀或双向开关H桥电路变换子单兀；
[0012]所述第一变换子单元为非隔离DC-DC变换子单元时，所述非隔离DC-DC变换子单元为半桥电路变换子单元；
[0013]所述隔离DC-DC变换子单元为LLC半桥电路变换子单元或LLC全桥电路变换子单
J L ο
[0014]在本发明的一种实施例中，所述第一变换子单元为非隔离DC-DC变换子单元时，所述功率变换装置还包括用于将交流转变为直流的整流单元，所述第一个功率变换单元的第一变换子单元的输入端通过所述升压单元和所述整流单元与所述交流电源的一端连接；所述最后一个功率变换单元的第一变换子单元的输入端通过所述整流单元与所述交流电源的另一端连接。
[0015]在本发明的一种实施例中，所述功率变换单元包括第三变换子单元，所述各功率变换单元的第三变换子单元之间的两输出端分别并联；
[0016]所述各功率变换单元的第三变换子单元之间的输入端依次串联；且第一个功率变换单元的第三变换子单元的其中一个输入端与所述升压单元的输出端连接；最后一个功率变换单元的第三变换子单元的其中一个输入端与所述交流电源的另一端连接。
[0017]在本发明的一种实施例中，所述第三变换子单元为隔离AC-DC变换子单元。
[0018]在本发明的一种实施例中，所述升压单元包括至少一个电感。
[0019]为了解决上述问题，本发明还提供了一种功率变换装置设置方法，所述功率变换装置包括升压单元和至少两个功率变换单元，所述功率变换单元的输入端为双输入端，输出端为双输出端；所述方法包括:将所述升压单元的输入端与交流电源的一端连接，输出端与所述多个功率变换单元中的第一个功率变换单元的其中一个输入端连接；将所述多个功率变换单元中的最后一个功率变换单元的其中一个输入端与所述交流电源的另一端连接；并将所述与多个功率变换单元之间的输入端串联，输出端并联。
[0020]本发明的有益效果是:
[0021]本发明提供的功率变换装置及其设置方法，包括升压单元，至少两个功率变换单元；功率变换单元的输入端具有两个；升压单元的输入端与交流电源的一端连接，输出端与多个功率变换单元中的第一个功率变换单元的其中一个输入端连接；多个功率变换单元中的最后一个功率变换单元的其中一个输入端与交流电源的另一端连接；多个功率变换单元之间的输入端串联，输出端并联。这样可以使得开关器件上的电压应力和电流应力为现有功率变换装置的l/η倍，从而可降低开关和导通损耗，而且在相同波纹条件下PFC单元输入电感量大幅下降，进而降低了电感的体积，提升了功率密度，同时该结构还使得本发明的功率变换装置具备自动均流功能，控制也更为简单、可靠。
【附图说明】
[0022]图1为本发明实施例提供的功率变换装置结构示意图一；
[0023]图2为本发明实施例提供的功率变换装置结构示意图二 ；
[0024]图3为本发明实施例提供的功率变换装置结构示意图三；
[0025]图4为本发明实施例提供的非隔离AC-DC变换子单元结构示意图一；
[0026]图5为本发明实施例提供的非隔离AC-DC变换子单元结构示意图二 ；
[0027]图6为本发明实施例提供的非隔离AC-DC变换子单元结构示意图三；
[0028]图7为本发明实施例提供的非隔离AC-DC变换子单元结构示意图四；
[0029]图8为本发明实施例提供的非隔离DC-DC变换子单元结构示意图一；
[0030]图9为本发明实施例提供的非隔离DC-DC变换子单元结构示意图二 ；
[0031]图10为本发明实施例提供的隔离DC-DC变换子单元结构示意图一；
[0032]图11为本发明实施例提供的隔离DC-DC变换子单元结构示意图二 ；
[0033]图12为本发明实施例提供的隔离DC-DC变换子单元结构示意图三；
[0034]图13为本发明实施例提供的隔离DC-DC变换子单元结构示意图四；
[0035]图14为由图4中的非隔离AC-DC变换子单元和图12中的隔离DC-DC变换子单元组成的功率变换装置结构示意图；
[0036]图15为本发明实施例提供的AC-DC控制时序和电感电流波形示意图；
[0037]图16为本发明实施例提供的功率变换装置结构示意图三。
【具体实施方式】
[0038]本发明通过将功率变换装置的多个功率变换单元的输入端串联，输出端并联，可降低开关器件的电压和电流应力，从而降低其开关和导通损耗，而且在相同纹波条件下PFC单元输入电感量大幅下降，降低了电感的体积，提升了功率密度，同时这种结构还具备自动均流功能，控制也较为简单。下面通过【具体实施方式】结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0039]本实施例所示的功率变换装置请参见图1所示，包括升压单元，至少两个功率变换单元；该功率变换单元具有两个输入端；升压单元的输入端与交流电源的一端连接，输出端与多个功率变换单元中的第一个功率变换单元的其中一个输入端连接；多个功率变换单元中的最后一个功率变换单元的其中一个输入端与交流电源的另一端连接；多个功率变换单元之间的输入端串联，输出端并联；也即本实施例针对交流转直流这一级，可以使得开关器件上的电压应力和电流应力为现有功率变换装置的l/η倍，从而可降低开关和导通损耗，而且在相同波纹条件下PFC单元输入电感量大幅下降，进而降低了电感的体积，提升功率密度，同时还具备自动均流功能，控制也更为简单、可靠。
[0040]优选的，本实施例中的功率变换单元的输入端为双输入端，输出端为双输出端。
[0041]在本实施例的示例一中，功率变换单元包括