一种三相AC-DC双向变换电路的制作方法

本发明涉及电源转换，更具体地涉及一种三相ac-dc双向变换电路。

背景技术：

1、交直流双向变换电路是工频交流和直流相互转换电路，使得电源转换系统变得更简单高效，随着新能源行业的快速发展，交直流双向变换电路被广泛运用于光伏储能、apf等诸多新能源电力电子装置中，尤其近年来，光伏、风电、充储一体与储能结合及向大功率发展，大功率三相交直流变换需求越来越多，应用也越来越广泛。但是当前行业还是沿用传统的t型三电平或i型三电平技术，使之交直流双向变换，由于行业习惯和高压半导体限制，开关频率目前很少超过20khz，无论在功率电感或emc滤波都有很多挑战，例如体积大，成本高，滤波难度大；尤其是在逆变三电平滤成标准正弦波，为了低成本实现滤波，业内通常采用lcl滤波器，lcl滤波器二次谐振非常容易引起控制环路振荡，尤其在多机并联中，lcl滤波器二次谐振带来的影响更加明显，振荡更容易发生，给环路控制带来更多挑战。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种可提高开关频率，实现低成本滤波，同时减少输入输出电压电流纹波、降低控制难度的三相ac-dc双向变换电路。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种三相交直流双向变换电路，包括三路结构相同的boost电路和一路输出电容电路，其中，每一所述boost电路包括电感电路和开关电路，所述电感电路包括第一电感以及自耦电感，所述开关电路包括八个开关管以及四个二极管，每四个开关管串联构成一个桥臂，两个桥臂并联后连接至输出电容电路的一侧，每两二极管串联后与位于一桥臂中间的两开关管并联，且串联连接的两二极管之间的连接点连接输出电容电路，所述自耦电感初级绕组的同名端和次级绕组的异名端均连接第一电感的一端，该自耦电感初级绕组的异名端和次级绕组的同名端分别连接一桥臂的中点，所述输出电容电路的另一侧作为三相ac-dc双向变换电路的第二外接侧，三路boost电路中第一电感的另一端作为三相ac-dc双向变换电路的第一外接侧。

3、其进一步技术方案为：所述输出电容电路包括第四电容和第五电容，所述第四电容和第五电容串联后与三路boost电路的桥臂并联连接，所述第四电容和第五电容的连接点为所述输出电容电路的中点，并连接串联连接的两二极管之间的连接点。

4、其进一步技术方案为：所述三相ac-dc双向变换电路还包括一emi滤波电路，所述emi滤波电路包括第一电容、第二电容以及第三电容，所述第一电容、第二电容以及第三电容分别并联于三相ac-dc双向变换电路的第一外接侧和所述输出电容电路的中点之间。

5、其进一步技术方案为：所述开关管选用mosfet、igbt管、gan管或sic功率管。

6、为解决上述技术问题，本发明还提供一种三相ac-dc双向变换电路，包括三路结构相同的boost电路和一路输出电容电路，其中，每一所述boost电路包括电感电路和开关电路，所述电感电路包括第一电感以及自耦电感，所述开关电路包括四个开关管、第一双向开关以及第二双向开关，每两个开关管串联构成一个桥臂，两个桥臂并联后连接至输出电容电路的一侧，所述自耦电感初级绕组的同名端和次级绕组的异名端均连接第一电感的一端，该自耦电感初级绕组的异名端和次级绕组的同名端分别连接第一双向开关和第二双向开关，该第一双向开关和第二双向开关的另一端均连接输出电容电路，两桥臂的中点分别连接于所述自耦电感与第一双向开关的连接节点和自耦电感与第二双向开关的连接节点，所述输出电容电路的另一侧作为三相ac-dc双向变换电路的第二外接侧，三路boost电路中第一电感的另一端作为三相ac-dc双向变换电路的第一外接侧。

7、为解决上述技术问题，本发明还提供一种三相ac-dc双向变换电路，包括三路结构相同的boost电路和一路输出电容电路，其中，每一所述boost电路包括电感电路和开关电路，所述电感电路包括第一电感以及自耦电感，所述开关电路包括四个开关管，每两个开关管串联构成一个桥臂，两个桥臂并联后连接至输出电容电路的一侧，所述自耦电感初级绕组的同名端和次级绕组的异名端均连接第一电感的一端，该自耦电感初级绕组的异名端和次级绕组的同名端分别连接一桥臂的中点，所述输出电容电路的另一侧作为三相ac-dc双向变换电路的第二外接侧，三路boost电路中第一电感的另一端作为三相ac-dc双向变换电路的第一外接侧。

8、其进一步技术方案为：所述输出电容电路包括第六电容，所述第六电容与三路boost电路的桥臂并联连接。

9、与现有技术相比，本发明三相ac-dc双向变换电路中boost电路的开关管可实现能量的双向流动，三路boost电路采用三相交错技术，三相输入和输出电流相差120°，三相boost电路的输入和输出电流波动互补，使得三相ac-dc双向变换电路的输入和输出电压电流纹波较小，从而实现良好的电路性能，且每一路boost电路中设置有第一电感和自耦电感，通过交错并联的方式可提高开关频率，实现低成本滤波，降低控制难度，同时还可进一步减少输入输出电压电流纹波，而每一boost电路通过交错的方式还可使得自耦电感所在的两个支路不管是在能量正向还是反向流动时可实现均流，可防止支路器件发热不均，使电路能够正常工作。

技术特征：

1.一种三相ac-dc双向变换电路，其特征在于：所述三相ac-dc双向变换电路包括三路结构相同的boost电路和一路输出电容电路，其中，每一所述boost电路包括电感电路和开关电路，所述电感电路包括第一电感以及自耦电感，所述开关电路包括八个开关管以及四个二极管，每四个开关管串联构成一个桥臂，两个桥臂并联后连接至输出电容电路的一侧，每两二极管串联后与位于一桥臂中间的两开关管并联，且串联连接的两二极管之间的连接点连接输出电容电路，所述自耦电感初级绕组的同名端和次级绕组的异名端均连接第一电感的一端，该自耦电感初级绕组的异名端和次级绕组的同名端分别连接一桥臂的中点，所述输出电容电路的另一侧作为三相ac-dc双向变换电路的第二外接侧，三路boost电路中第一电感的另一端作为三相ac-dc双向变换电路的第一外接侧。

2.如权利要求1所述的三相ac-dc双向变换电路，其特征在于：所述输出电容电路包括第四电容和第五电容，所述第四电容和第五电容串联后与三路boost电路的桥臂并联连接，所述第四电容和第五电容的连接点为所述输出电容电路的中点，并连接串联连接的两二极管之间的连接点。

3.如权利要求2所述的三相ac-dc双向变换电路，其特征在于：所述三相ac-dc双向变换电路还包括一emi滤波电路，所述emi滤波电路包括第一电容、第二电容以及第三电容，所述第一电容、第二电容以及第三电容分别并联于三相ac-dc双向变换电路的第一外接侧和所述输出电容电路的中点之间。

4.如权利要求1所述的三相ac-dc双向变换电路，其特征在于：所述开关管选用mosfet、igbt管、gan管或sic功率管。

5.一种三相ac-dc双向变换电路，其特征在于：所述三相ac-dc双向变换电路包括三路结构相同的boost电路和一路输出电容电路，其中，每一所述boost电路包括电感电路和开关电路，所述电感电路包括第一电感以及自耦电感，所述开关电路包括四个开关管、第一双向开关以及第二双向开关，每两个开关管串联构成一个桥臂，两个桥臂并联后连接至输出电容电路的一侧，所述自耦电感初级绕组的同名端和次级绕组的异名端均连接第一电感的一端，该自耦电感初级绕组的异名端和次级绕组的同名端分别连接第一双向开关和第二双向开关，该第一双向开关和第二双向开关的另一端均连接输出电容电路，两桥臂的中点分别连接于所述自耦电感与第一双向开关的连接节点和自耦电感与第二双向开关的连接节点，所述输出电容电路的另一侧作为三相ac-dc双向变换电路的第二外接侧，三路boost电路中第一电感的另一端作为三相ac-dc双向变换电路的第一外接侧。

6.一种三相ac-dc双向变换电路，其特征在于：所述三相ac-dc双向变换电路包括三路结构相同的boost电路和一路输出电容电路，其中，每一所述boost电路包括电感电路和开关电路，所述电感电路包括第一电感以及自耦电感，所述开关电路包括四个开关管，每两个开关管串联构成一个桥臂，两个桥臂并联后连接至输出电容电路的一侧，所述自耦电感初级绕组的同名端和次级绕组的异名端均连接第一电感的一端，该自耦电感初级绕组的异名端和次级绕组的同名端分别连接一桥臂的中点，所述输出电容电路的另一侧作为三相ac-dc双向变换电路的第二外接侧，三路boost电路中第一电感的另一端作为三相ac-dc双向变换电路的第一外接侧。

7.如权利要求6所述的三相ac-dc双向变换电路，其特征在于：所述输出电容电路包括第六电容，所述第六电容与三路boost电路的桥臂并联连接。

技术总结
本发明公开一种三相AC‑DC双向变换电路，包括三路boost电路和一路输出电容电路，每一boost电路包括电感电路和开关电路，所述电感电路包括第一电感及自耦电感，开关电路包括八个开关管及四个二极管，每四个开关管串联构成一个桥臂，两个桥臂并联后连接输出电容电路的一侧，每两二极管串联后与位于一桥臂中间的两开关管并联，所述自耦电感初级绕组的同名端和次级绕组的异名端均连接第一电感的一端，该自耦电感初级绕组的异名端和次级绕组的同名端分别连接一桥臂的中点，输出电容电路的另一侧作为三相AC‑DC双向变换电路的第二外接侧，三路boost电路中第一电感的另一端作为三相AC‑DC双向变换电路的第一外接侧。

技术研发人员：向小路,李俊敏
受保护的技术使用者：深圳深源技术能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12