一种低电压应力的双向开关型三相装置的制作方法

本发明涉及三相功率变换电路结构，具体涉及一种低电压应力的双向开关型三相装置。

背景技术：

1、现代社会中，随着经济的快速发展，电网的用电需求日渐增长，各式各样的用电设备(包括家用以及工业用)接入到电网中，如果不对这些用电设备入网的功率因数以及电流谐波进行约束，将会给电网引入大量的谐波和无功污染，不仅造成能源的浪费，还会对电网变压器造成危害，严重时可能导致电网不能正常，给公众生活造成不便。随着电力电子技术的发展，大量带功率因数校正的整流装置被提出来，并广泛应用到各种接入电网的用电设备当中。传统的ac/dc升压功率因数校正(pfc)装置通常采用的主电路拓扑结构是升压电感加开关管的结构(如图1所示)，在一些中大功率应用场合，传统的pfc装置的升压电感体积大、开关管的电压应力大，这些缺陷都制约着其在工业生产中的应用。

2、应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

1、为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种低电压应力的双向开关型三相装置，从而有效地解决上述技术问题。

2、为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种低电压应力的双向开关型三相装置，所述装置包括：

3、三相电压源，为整个装置的输入端；

4、emc滤波电路，与所述三相电压源连接；

5、lcl储能升压电路，与所述emc滤波电路连接；

6、双向开关型无桥功率电路，与所述lcl储能升压电路连接；

7、直流输出电容，与所述双向开关型无桥功率电路连接，为整个装置的输出端。

8、本发明中采用lcl型储能升压电路，相比单l型储能升压电路，lcl对高频谐波的衰减倍数达到-60db/十倍频程，而单l型对电流谐波的衰减倍数只有-20db/十倍频程，因此在一些对电流纹波要求较高的应用场合，lcl储能升压电路可以显著减小升压电感的体积和电感量，能够满足低成本、小尺寸、高效率的要求。

9、进一步地，所述三相电压源包括第一直流电压、第二直流电压和第三直流电压三个直流电压。

10、进一步地，所述lcl储能升压电路包括：

11、一级电感，所述一级电感包括三个电感，分别为第一电感、第二电感以及第三电感；

12、二级电感，所述二级电感包括三个电感，分别为第四电感、第五电感以及第六电感；

13、滤波电容，所述滤波电容包括三个电容，分别为第一滤波电容、第二滤波电容以及第三滤波电容。

14、进一步地，单个所述一级电感与单个所述二级电感串联，具体为：

15、所述第一电感和所述第四电感串联；

16、所述第二电感与所述第五电感串联；

17、所述第三电感与所述第六电感串联。

18、进一步地，三个滤波电容分别以y型连接的方式连接到一级电感和二级电感的中点位置，具体为：

19、第一滤波电容连接至所述所述第一电感和第四电感的中点位置；

20、第二滤波电容连接至所述所述第二电感和第五电感的中点位置；

21、第一滤波电容连接至所述所述第三电感和第六电感的中点位置。

22、进一步地，所述双向开关型无桥功率电路包括：

23、双向开关；

24、两对二极管，其中第一对二极管分别第一二极管和第二二极管，第二对二极管分别为第三二级管和第四二级管；

25、所述双向开关型无桥功率电路有三路，每路的结构以及与所述lcl储能升压电路的连接方式都相同。

26、进一步地，所述双向开关型无桥功率电路与所述lcl储能升压电路的连接方式为：

27、所述lcl储能升压电路中的二级电感通过第一二极管和第二二极管组成的第一对二极管连接至每一相的直流输出电容；

28、所述lcl储能升压电路中的二级电感还通过双向开关连接至第三二级管和第四二级管组成的用于电流回流用的第二对二级管；

29、每对二极管也连接到每一路各自的直流输出电容，三路的二极管以y型连接的方式将同组一对二极管的中点位置连在一起。

30、三相整流装置的输入端为三相电压源，该装置中紧跟着三相输入电压源的是一个emc滤波电路，emc滤波电路的后面首先接的是lcl储能升压电路的一级电感和二级电感。lcl电路中剩下的三个滤波电容以y型连接的方式连接到lcl电路一级电感和二级电感之间。

31、二级电感通过一对二极管连接到每一相的直流输出电容，二级电感还通过双向开关连接到一对电流回流用的二极管,每对回流二极管也将连接到每一路各自的直流输出电容。

32、本发明的有益效果为：本方案设计的一种低电压应力的双向开关型三相装置，采用了lcl储能升压电路，减小了电流纹波和磁件的体积，同时也减小了滤波电容的数量，还采用了双向开关型无桥功率电路与直流母线输出结构配合，极大地减小了开关器件的应力，选型更加方便。

33、相比其他同类型发明，本方案采用了三个lcl型储能滤波电路，该滤波电路在不提高开关频率的条件下，相比单升压电感型(单l型)储能滤波电路，lcl型储能滤波电路对高频开关电流纹波的衰减倍数是单l型的三倍，因此在设计时可以显著减小储能电感的电感量以及体积。另外本发明有三路直流输出，三路直流输出的存在导致每一相中功率器件组的电压应力相比其他普通三相整流装置至少减小一半，使得本装置的损耗得以减小，并能起到降低成本提高可靠性的作用。

技术特征：

1.一种低电压应力的双向开关型三相装置，其特征在于：所述装置包括：

2.根据权利要求1所述的低电压应力的双向开关型三相装置，其特征在于：所述三相电压源包括第一直流电压、第二直流电压和第三直流电压三个直流电压。

3.根据权利要求1所述的低电压应力的双向开关型三相装置，其特征在于：所述lcl储能升压电路包括：

4.根据权利要求3所述的低电压应力的双向开关型三相装置，其特征在于：单个所述一级电感与单个所述二级电感串联，具体为：

5.根据权利要求4所述的低电压应力的双向开关型三相装置，其特征在于：三个滤波电容分别以y型连接的方式连接到一级电感和二级电感的中点位置，具体为：

6.根据权利要求1所述的低电压应力的双向开关型三相装置，其特征在于：所述双向开关型无桥功率电路包括：

7.根据权利要求5或6中任一项所述的低电压应力的双向开关型三相装置，其特征在于：所述双向开关型无桥功率电路与所述lcl储能升压电路的连接方式为：

技术总结
本发明公开了一种低电压应力的双向开关型三相装置，所述装置包括三相电压源，为整个装置的输入端；还包括EMC滤波电路，与所述三相电压源连接；还包括LCL储能升压电路，与所述EMC滤波电路连接；还包括双向开关型无桥功率电路，与所述LCL储能升压电路连接；还包括直流输出电容，与所述双向开关型无桥功率电路连接，为整个装置的输出端；本方案设计的一种低电压应力的双向开关型三相装置，采用了LCL储能升压电路，减小了电流纹波和磁件的体积，同时也减小了滤波电容的数量，还采用了双向开关型无桥功率电路与直流母线输出结构配合，极大地减小了开关器件的应力，选型更加方便，解决传统的PFC装置升压电感体积大、开关管的电压应力大的缺陷。

技术研发人员：任亚钊,李洪涛,殷明
受保护的技术使用者：国联智慧能源交通技术创新中心（苏州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15