[发明专利]一种基于有源箝位磁复位的双向AC‑DC变换器

摘要

本发明公开了一种基于有源箝位磁复位的双向AC‑DC变换器，属于功率变换技术领域。该变换器由交流侧滤波单元、三相整流/逆变桥臂、交流侧开关电路、高频隔离变压器、有源箝位磁复位电路、直流侧开关电路和直流侧滤波单元组成。该变换器的优点是直流侧开关管的电压应力低；交流侧开关管低频工作，开关损耗小；能量可以双向流动；实现高频电气隔离，适用于作为电网和蓄电池之间的接口变换器。

主权项

一种基于有源箝位磁复位的双向AC‑DC变换器，其特征在于包括交流侧滤波单元、三相整流/逆变桥臂、交流侧开关电路、高频变压器、有源箝位磁复位电路、直流侧开关电路和直流侧滤波单元；其中，所述交流侧滤波器单元输入端接三相交流电，交流侧滤波器单元输出端与三相整流/逆变桥的桥臂中点连接，交流侧开关电路接在三相整流/逆变桥桥臂中点和高频变压器原边绕组两端，有源箝位磁复位电路并联在高频变压器单元副边绕组两端，直流侧开关电路接在有源箝位磁复位电路和直流侧滤波单元输入端之间；所述交流侧滤波单元包括：交流侧滤波电感La、Lb、Lc以及交流侧滤波电容Ca、Cb、Cc，交流侧滤波电感La、Lb、Lc的一端接三相交流进线，交流侧滤波电感La、Lb、Lc的另一端与交流侧滤波电容Ca、Cb、Cc的一极、三相整流/逆变桥的桥臂中点连接，交流侧滤波电容Ca、Cb、Cc的另一极相互并联；所述三相整流/逆变桥臂包括：交流侧开关管Qa1、Qa4、Qb1、Qb4、Qc1和Qc4，交流侧开关管Qa1、Qb1、Qc1的源极分别连接交流侧开关管Qa4、Qb4、Qc4的漏极，交流侧开关管Qa1、Qb1、Qc1的漏极共同连接到交流侧开关管Qp1的漏极，交流侧开关管Qa4、Qb4、Qc4的源极共同连接到交流侧开关管Qp2的源极；所示交流侧开关电路包括:交流侧开关管Qa2、Qa3、Qb2、Qb3、Qc2、Qc3、Qp1和Qp2；交流侧开关管Qa2的源极和交流侧开关管Qa3的源极连接，交流侧开关管Qb2的源极和交流侧开关管Qb3的源极连接，交流侧开关管Qc2的源极和交流侧开关管Qc3的源极连接；交流侧开关管Qa2的漏极连接交流侧开关管Qa1的源极，交流侧开关管Qb2的漏极连接交流侧开关管Qb1的源极，交流侧开关管Qc2的漏极连接交流侧开关管Qc1的源极，交流侧开关管Qa3、Qb3、Qc3的漏极共同连接到第一高频变压器Tr1原边绕组的一端；交流侧开关管Qp1的漏极与交流侧开关管Qa1的漏极相连；交流侧开关管Qp2的源极与交流侧开关管Qc4的源极相连；所述高频变压器包括:第一高频变压器Tr1、第二高频变压器Tr2；第一高频变压器Tr1原边绕组一端与交流侧开关管Qp1的源极连接，第一高频变压器Tr1原边绕组另一端连接第二高频变压器Tr2原边绕组的一端，第二高频变压器Tr2原边绕组的另一端连接交流侧开关管Qp2的漏极；第一高频变压器Tr1副边绕组一端与第二高频变压器Tr2副边绕组的一端连接；所述有源箝位磁复位电路包括：开关管Qsc1、开关管Qsc2、第一复位电容Cc1、第二复位电容Cc2，其中：第一复位电容Cc1的一端与第一高频变压器Tr1副边绕组一端连接，第一复位电容Cc1的另一端与开关管Qsc1的漏极连接，开关管Qsc1的源极与第一高频变压器副边绕组的另一端、以及第二复位电容Cc2的一极相连接，第二复位电容Cc2另一极接开关管Qsc2的漏极；开关管Qsc2的源极接第二高频变压器副边绕组的另一端；其中第一高频变压器原边绕组中连接交流侧开关管Qp1源极的一端与第一高频变压器副边绕组中连接第一复位电容Cc1的一端为同名端，第二高频变压器原边绕组中连接第一高频变压器原边绕组的一端与第二高频变压器副边绕组中连接第一高频变压器副边绕组的一端为同名端；所述直流侧开关电路包括：直流侧开关管Qs1、Qs2、Qs3和Qs4，直流侧开关管Qs2的源极与第一复位电容Cc1的一端连接，直流侧开关管Qs2的漏极接直流侧开关管Qs1的漏极，直流侧开关管Qs1的源极、直流侧开关管Qs3的漏极与直流侧开关管Qsc1的源极连接在一起，直流侧开关管Qs3的源极接直流侧开关管Qs4的源极，直流侧开关管Qs4的漏极接直流侧开关管Qsc2的源极；所述直流侧滤波单元包括：直流侧滤波电感Lf1、直流侧滤波电感Lf2、直流侧滤波电容Cf，直流侧滤波电感Lf1的一端接直流侧开关管Qs1的漏极，直流侧滤波电感Lf1的另一端接直流侧滤波电容的正极，直流侧滤波电感Lf2的一端接直流侧滤波电容的负极，直流侧滤波电感Lf2的另一端直流侧接开关管Qs3的源极。