[发明专利]基于单相三电平伪图腾柱式的直流充电器

说明书

基于单相三电平伪图腾柱式的直流充电器，该直流充电器包括伪图腾柱桥臂、滤波电路、双回路带双向开关管的单相整流桥；伪图腾柱桥臂包括开关管S₁、S₂，二极管D₃、D₄；所述滤波电路包括电感L₁、L₂；所述双回路带双向开关管的单相整流桥包括二极管D₁、D₂，一对双向开关管，电容C₁、C₂，负载R_L；双向开关管包括开关管S₃，二极管D₅、D₆、D₇、D₈，开关管S₄，二极管D₉、D₁₀、D₁₁、D₁₂。本发明基于单相三电平伪图腾柱式的直流充电器，融合伪图腾柱整流技术及三电平拓扑技术，相对于传统的升压功率因数校正直流充电器，能有效地降低开关管的应力，开关管的导通损耗小，且不存在桥臂直通现象；同时由于电路中存在双回路双向开关管，电路的可靠性被大大的提高。

技术领域

本发明涉及电力电子电能变换技术领域，具体涉及一种基于单相三电平伪图腾柱式的直流充电器。

背景技术

经济的快速发展带来了严峻的环境、能源问题。如何提高电源的效率、节省能源的消耗成为人类共同关心的问题。直流充电器作为单相交流电网与直流设备的接口电路，其性能对交流电网和直流设备起着重要作用，直流充电器作为电动汽车等交通工具的充电设备，具有广阔的应用场景。直流充电设备的功率因数低、电流谐波高，会对电网污染严重，受到人们的广泛关注，其中，三电平单位功率因数校正的直流充电器与两电平直流充电器相比具有功率器件电压应力小、电流谐波低、等效开关频率高的优点。近年来三电平结构被广泛的应用于各类电力电子系统中，特别是高压大功率交流变直流的充电桩领域。

发明内容

本发明采用双回路单开关双向管结构，并结合伪图腾柱式结构而提供一种基于单相三电平伪图腾柱式的直流充电器，该直流充电器省去了导通回路中二极管的导通数量，有效降低了功率器件的导通损耗；同时电路中以双回路单开关双向管实现电流的双向流动，从而达到三电平电压输出的目的，降低了开关电压应力且无桥臂直通隐患，提高直流充电电路的可靠性和效率。

本发明采取的技术方案为：

基于单相三电平伪图腾柱式的直流充电器，该直流充电器包括：

伪图腾柱桥臂、滤波电路、双回路带双向开关管的单相整流桥；

所述伪图腾柱桥臂包括开关管S₁、S₂，二极管D₃、D₄；

所述滤波电路包括电感L₁、L₂；

所述双回路带双向开关管的单相整流桥包括二极管D₁、D₂，一对双向开关管，电容C₁、C₂，负载R_L；

双向开关管包括开关管S₃，二极管D₅、D₆、D₇、D₈，开关管S₄，二极管D₉、D₁₀、D₁₁、D₁₂；

交流电源u_s一侧分别连接二极管D₁阳极、二极管D₂阴极；交流电源u_s另一侧分别连接电感L₁一端、电感L₂一端；