CN105553316A - 双功率通路三相交直流变换器 - Google Patents

双功率通路三相交直流变换器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了双功率通路三相交直流变换器，属于电力电子技术领域。所述双功率通路三相交直流变换器由两个独立的直流输入源、六个开关桥臂和一个滤波输出电路构成，其中每个开关桥臂都分别由两个功率开关管串联构成，本发明能够实现两个独立的直流输入源与三相交流负载或者三相交流电网之间双向交直流功率变换，实现了两个三相逆变器或者整流器的功能，具有功率密度高、体积成本低的优势，本发明双功率通路三相交直流变换器中的两个开关桥臂共同分担输入电压，开关桥臂中的开关管能够自然实现电压箝位、电压应力低。本发明特别适用于可再生能源供电、储能、电动汽车等高效、高密度大功率直流-交流功率变换应用场合。

Description

双功率通路三相交直流变换器
技术领域
本发明涉及电力电子领域，特别是直流-交流电能变换技术领域。
背景技术
交直流变换器包括逆变器和整流器，是实现直流-交流电能转换的功率变换装置，按照输出电压的相数来分，交直流变换器可以分为单相和三相两类。相比于单相交直流变换器，三相交直流变换器具有直流侧功率脉动小、直流电压利用率高、功率容量大等优势，在大功率可再生能源并网发电、大功率电机驱动、智能微网、电力系统、不间断电源供电等国民经济的各个领域具有非常广泛的应用。
传统的三相交直流变换器仅包含一个直流输入端和一个三相交流输出端，即只能实现一个直流输入源和一个三相交流负载或者三相交流电网之间的功率变换。然而，在可再生能源发电、不间断电源供电等应用场合中，通常需要实现多个直流输入源与交流负载或者交流电网之间的直流-交流电能变换。例如，分布式光伏发电系统中需要将各个分布式光伏发电电源与逆变器相连；光储一体化供电系统中，需要同时将蓄电池和光伏发电电源与逆变器相连；不间断电源供电系统中需要将多个备用电源与逆变器相连以增加供电系统的可靠性与安全性。为了实现上述目的，通常的解决方案是先将各个独立的直流输入源分别与独立的直流变换器相连，再将各个直流变换器的输出并联，从而形成公共的直流母线、作为交直流变换器的直流输入母线，进而实现多个分布式直流输入源与交直流变换器的连接。这种方式一方面需要增加多个直流变换器，增加了系统的体积、成本和重量，降低了系统可靠性，另一方面由于所有功率需要经过直流变换器和交直流变换器两级功率变换，导致系统损耗增加、能效降低。
为了解决上述问题，国内外研究工作者也在不断研究能够同时连接多个输入源的逆变器或者整流器解决方案。例如，文献“YanZhou，LimingLiu，andHuiLi.AHigh-PerformancePhotovoltaicModule-IntegratedConverter(MIC)BasedonCascadedQuasi-Z-SourceInverters(qZSI)UsingeGaNFETs[J].IEEETransactionsonPowerElectronics，2013，28(6)：2727-2738.”提出了基于多个准Z源逆变器串联连接的多输入逆变器解决方案用于实现多个分布式光伏发电电源的接入，文献“DongsenSun，BaomingGe，WeihuaLiang，HaithamAbu-Rub，andFangZhengPeng.AnEnergyStoredQuasi-Z-SourceCascadeMultilevelInverter-BasedPhotovoltaicPowerGenerationSystem[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronics，2015，62(9)：5458-5467.”则进一步将串联准Z源逆变器的方案用于分布式光伏和负载的接入。上述解决方案需要采用大量的开关器件和无源器件，且其都是针对单相逆变器的解决方案。专利CN201410562753.1(公布号：CN104300823A)通过改进控制方法，利用已有的三电平三相逆变器实现了两个串联输入源输入功率的独立控制，该解决方案为双功率通路三相交直流变换器提供了很好的借鉴，但其控制略显复杂。到目前为止，对于通过改进逆变器拓扑结构实现双功率通路三相交直流变换器的研究还鲜有记录。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种双功率通路三相交直流变换器，用于解决传统三相交直流变换器在多个直流输入源和/或直流母线与三相交流负载或者三相交流电网连接时存在的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
所述双功率通路三相交直流变换器由第一开关桥臂(1)、第二开关桥臂(2)、第三开关桥臂(3)、第四开关桥臂(4)、第五开关桥臂(5)、第六开关桥臂(6)、滤波输出电路(20)、第一直流输入源(Vin1)和第二直流输入源(Vin2)构成，所述第一开关桥臂(1)、第二开关桥臂(2)、第三开关桥臂(3)、第四开关桥臂(4)、第五开关桥臂(5)、第六开关桥臂(6)都包含正端、负端和N端，滤波输出电路(20)包括X端、Y端和Z端。
所述第一开关桥臂(1)、第二开关桥臂(2)、第三开关桥臂(3)、第四开关桥臂(4)、第五开关桥臂(5)、第六开关桥臂(6)的结构都相同，且其中的每一个都包括第一功率开关管(S1)和第二功率开关管(S2)，所述第一功率开关管(S1)的集电极连接开关桥臂的正端，第一功率开关管(S1)的发射极连接第二功率开关管(S2)的集电极和开关桥臂的N端，第二功率开关管(S2)的发射极连接开关桥臂的负端。
所述滤波输出电路(20)包括第一滤波电感(L1)、第二滤波电感(L2)、第三滤波电感(L3)、第一滤波电容(C1)、第二滤波电容(C2)、第三滤波电容(C3)、第一负载(R1)、第二负载(R2)和第三负载(R3)，其中，第一滤波电感(L1)的一端连接滤波输出电路(20)的X端，第一滤波电感(L1)的另一端连接第一滤波电容(C1)的一端、第三滤波电容(C3)的一端、第一负载(R1)的一端和第三负载(R3)的一端，第二滤波电感(L2)的一端连接滤波输出电路(20)的Y端，第二滤波电感(L2)的另一端连接第一滤波电容(C1)的另一端、第二滤波电容(C2)的一端、第一负载(R1)的另一端和第二负载(R2)的一端，第三滤波电感(L3)的一端连接滤波输出电路(20)的Z端，第三滤波电感(L3)的另一端连接第二滤波电容(C2)的另一端、第三滤波电容(C3)的另一端、第二负载(R2)的另一端和第三负载(R3)的另一端。
所述第一开关桥臂(1)、第二开关桥臂(2)、第三开关桥臂(3)、第四开关桥臂(4)、第五开关桥臂(5)、第六开关桥臂(6)、滤波输出电路(20)、第一直流输入源(Vin1)和第二直流输入源(Vin2)的连接方式采用以下四种方案。
方案一：所述第一开关桥臂(1)的正端连接第二开关桥臂(2)的正端、第三开关桥臂(3)的正端和第一直流输入源(Vin1)的正端，第一开关桥臂(1)的负端连接第二开关桥臂(2)的负端、第三开关桥臂(3)的负端和第二直流输入源(Vin2)的正端，第一开关桥臂(1)的N端连接第四开关桥臂(4)的正端，第二开关桥臂(2)的N端连接第五开关桥臂(5)的正端，第三开关桥臂(3)的N端连接第六开关桥臂(6)的正端，第四开关桥臂(4)的N端连接滤波输出电路(20)的X端，第五开关桥臂(5)的N端连接滤波输出电路(20)的Y端，第六开关桥臂(6)的N端连接滤波输出电路(20)的Z端，第四开关桥臂(4)的负端连接第五开关桥臂(5)的负端、第六开关桥臂(6)的负端、第一直流输入源(Vin1)的负端和第二直流输入源(Vin2)的负端。
方案二：所述第一开关桥臂(1)的正端连接第一直流输入源(Vin1)的正端、第二直流输入源(Vin2)的正端、第二开关桥臂(2)的正端和第三开关桥臂(3)的正端，第一开关桥臂(1)的N端连接滤波输出电路(20)的X端，第二开关桥臂(2)的N端连接滤波输出电路(20)的Y端，第三开关桥臂(3)的N端连接滤波输出电路(20)的Z端，第一开关桥臂(1)的负端连接第四开关桥臂(4)的N端，第二开关桥臂(2)的负端连接第五开关桥臂(5)的N端，第三开关桥臂(3)的负端连接第六开关桥臂(6)的N端，第四开关桥臂(4)的正端连接第五开关桥臂(5)的正端、第六开关桥臂(6)的正端和第二直流输入源(Vin2)的负端，第四开关桥臂(4)的负端连接第五开关桥臂(5)的负端、第六开关桥臂(6)的负端和第一直流输入源(Vin1)的负端。
方案三：所述第一开关桥臂(1)的正端连接第二开关桥臂(2)的正端、第三开关桥臂(3)的正端和第一直流输入源(Vin1)的正端，第一开关桥臂(1)的负端连接第二开关桥臂(2)的负端、第三开关桥臂(3)的负端、第一直流输入源(Vin1)的负端和第二直流输入源(Vin2)的正端，第一开关桥臂(1)的N端连接第四开关桥臂(4)的正端，第二开关桥臂(2)的N端连接第五开关桥臂(5)的正端，第三开关桥臂(3)的N端连接第六开关桥臂(6)的正端，第四开关桥臂(4)的N端连接滤波输出电路(20)的X端，第五开关桥臂(5)的N端连接滤波输出电路(20)的Y端，第六开关桥臂(6)的N端连接滤波输出电路(20)的Z端，第四开关桥臂(4)的负端连接第五开关桥臂(5)的负端、第六开关桥臂(6)的负端和第二直流输入源(Vin2)的负端。
方案四：所述第一开关桥臂(1)的正端连接第一直流输入源(Vin1)的正端、第二开关桥臂(2)的正端和第三开关桥臂(3)的正端，第一开关桥臂(1)的N端连接滤波输出电路(20)的X端，第二开关桥臂(2)的N端连接滤波输出电路(20)的Y端，第三开关桥臂(3)的N端连接滤波输出电路(20)的Z端，第一开关桥臂(1)的负端连接第四开关桥臂(4)的N端，第二开关桥臂(2)的负端连接第五开关桥臂(5)的N端，第三开关桥臂(3)的负端连接第六开关桥臂(6)的N端，第四开关桥臂(4)的正端连接第五开关桥臂(5)的正端、第六开关桥臂(6)的正端、第二直流输入源(Vin2)的正端和第一直流输入源(Vin1)的负端，第四开关桥臂(4)的负端连接第五开关桥臂(5)的负端、第六开关桥臂(6)的负端和第二直流输入源(Vin2)的负端。
上述方案一和方案二中，第一直流输入源(Vin1)的电压必须不低于第二直流输入源(Vin2)的电压。上述方案三和方案四中，第一直流输入源(Vin1)和第二直流输入源(Vin2)的电压可以为任意大于零的值。
有益效果：
(1)本发明能够同时提供两个直流功率端口和一个三相交流功率端口，能够同时实现两个独立的直流输入源与三相交流负载或者三相交流电网之间的功率传输与控制，仅用一个变换器就实现了两个三相逆变器和三相整流器的功能，具有集成度高、功率密度高、成本低等优点；
(2)相比于采用两个独立的三相变换器的方案，本发明有效减少了滤波器电感、电容等无源器件的数量，降低了系统成本、提高了功率密度；
(3)本发明两个直流输入功率端口与三相交流输出端口之间都能够实现单级功率变换，变换效率高；
(4)本发明双功率通路三相交直流变换器中所有开关管都可以自然被两个直流输入源的电压箝位、电压应力低，因此可以采用具有更优开关和导通性能的低耐压功率开关器件，不仅可以降低成本，而且可以提高逆变器的效率；
(5)本发明双功率通路三相交直流变换器可以为滤波输出电路产生多种电平，有利于减少交流输出谐波含量、改善交流侧波形质量，也有利于减小输出滤波器的体积。
附图说明
图1是本发明双功率通路三相交直流变换器实现方案一的电路结构图；
图2是本发明双功率通路三相交直流变换器实现方案二的电路结构图；
图3是本发明双功率通路三相交直流变换器实现方案三的电路结构图；
图4是本发明双功率通路三相交直流变换器实现方案四的电路结构图；
图5是本发明双功率通路三相交直流变换器中开关桥臂的电路原理图；
图6是本发明双功率通路三相交直流变换器中滤波输出电路的电路原理图；
图7是本发明双功率通路三相交直流变换器实现方案一的电路原理图；
图8是本发明双功率通路三相交直流变换器实现方案一在第一直流输入源单独工作模式的等效电路图；
图9是本发明双功率通路三相交直流变换器实现方案一在第二直流输入源单独工作模式的等效电路图；
图10是本发明双功率通路三相交直流变换器实现方案一在第一直流输入源和第二直流输入源混合工作模式的等效电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
本发明双功率通路三相交直流变换器，由第一开关桥臂(1)、第二开关桥臂(2)、第三开关桥臂(3)、第四开关桥臂(4)、第五开关桥臂(5)、第六开关桥臂(6)、滤波输出电路(20)、第一直流输入源(Vin1)和第二直流输入源(Vin2)构成，所述第一开关桥臂(1)、第二开关桥臂(2)、第三开关桥臂(3)、第四开关桥臂(4)、第五开关桥臂(5)、第六开关桥臂(6)都包含正端、负端和N端，滤波输出电路(20)包括X端、Y端和Z端；
所述第一开关桥臂(1)、第二开关桥臂(2)、第三开关桥臂(3)、第四开关桥臂(4)、第五开关桥臂(5)、第六开关桥臂(6)、滤波输出电路(20)、第一直流输入源(Vin1)和第二直流输入源(Vin2)的连接方式可以采用以下四种实现方案中的任意一种。
实现方案一的电路结构图如附图1所示：所述第一开关桥臂(1)的正端连接第二开关桥臂(2)的正端、第三开关桥臂(3)的正端和第一直流输入源(Vin1)的正端，第一开关桥臂(1)的负端连接第二开关桥臂(2)的负端、第三开关桥臂(3)的负端和第二直流输入源(Vin2)的正端，第一开关桥臂(1)的N端连接第四开关桥臂(4)的正端，第二开关桥臂(2)的N端连接第五开关桥臂(5)的正端，第三开关桥臂(3)的N端连接第六开关桥臂(6)的正端，第四开关桥臂(4)的N端连接滤波输出电路(20)的X端，第五开关桥臂(5)的N端连接滤波输出电路(20)的Y端，第六开关桥臂(6)的N端连接滤波输出电路(20)的Z端，第四开关桥臂(4)的负端连接第五开关桥臂(5)的负端、第六开关桥臂(6)的负端、第一直流输入源(Vin1)的负端和第二直流输入源(Vin2)的负端。
实现方案二的电路结构图如附图2所示：所述第一开关桥臂(1)的正端连接第一直流输入源(Vin1)的正端、第二直流输入源(Vin2)的正端、第二开关桥臂(2)的正端和第三开关桥臂(3)的正端，第一开关桥臂(1)的N端连接滤波输出电路(20)的X端，第二开关桥臂(2)的N端连接滤波输出电路(20)的Y端，第三开关桥臂(3)的N端连接滤波输出电路(20)的Z端，第一开关桥臂(1)的负端连接第四开关桥臂(4)的N端，第二开关桥臂(2)的负端连接第五开关桥臂(5)的N端，第三开关桥臂(3)的负端连接第六开关桥臂(6)的N端，第四开关桥臂(4)的正端连接第五开关桥臂(5)的正端、第六开关桥臂(6)的正端和第二直流输入源(Vin2)的负端，第四开关桥臂(4)的负端连接第五开关桥臂(5)的负端、第六开关桥臂(6)的负端和第一直流输入源(Vin1)的负端。
实现方案三的电路结构图如附图3所示：所述第一开关桥臂(1)的正端连接第二开关桥臂(2)的正端、第三开关桥臂(3)的正端和第一直流输入源(Vin1)的正端，第一开关桥臂(1)的负端连接第二开关桥臂(2)的负端、第三开关桥臂(3)的负端、第一直流输入源(Vin1)的负端和第二直流输入源(Vin2)的正端，第一开关桥臂(1)的N端连接第四开关桥臂(4)的正端，第二开关桥臂(2)的N端连接第五开关桥臂(5)的正端，第三开关桥臂(3)的N端连接第六开关桥臂(6)的正端，第四开关桥臂(4)的N端连接滤波输出电路(20)的X端，第五开关桥臂(5)的N端连接滤波输出电路(20)的Y端，第六开关桥臂(6)的N端连接滤波输出电路(20)的Z端，第四开关桥臂(4)的负端连接第五开关桥臂(5)的负端、第六开关桥臂(6)的负端和第二直流输入源(Vin2)的负端。
实现方案四的电路结构图如附图4所示：所述第一开关桥臂(1)的正端连接第一直流输入源(Vin1)的正端、第二开关桥臂(2)的正端和第三开关桥臂(3)的正端，第一开关桥臂(1)的N端连接滤波输出电路(20)的X端，第二开关桥臂(2)的N端连接滤波输出电路(20)的Y端，第三开关桥臂(3)的N端连接滤波输出电路(20)的Z端，第一开关桥臂(1)的负端连接第四开关桥臂(4)的N端，第二开关桥臂(2)的负端连接第五开关桥臂(5)的N端，第三开关桥臂(3)的负端连接第六开关桥臂(6)的N端，第四开关桥臂(4)的正端连接第五开关桥臂(5)的正端、第六开关桥臂(6)的正端、第二直流输入源(Vin2)的正端和第一直流输入源(Vin1)的负端，第四开关桥臂(4)的负端连接第五开关桥臂(5)的负端、第六开关桥臂(6)的负端和第二直流输入源(Vin2)的负端。
在上述实现方案中，本发明所述双功率通路三相交直流变换器中的第一开关桥臂(1)、第二开关桥臂(2)、第三开关桥臂(3)、第四开关桥臂(4)、第五开关桥臂(5)、第六开关桥臂(6)的结构都相同，且都包括第一功率开关管(S1)和第二功率开关管(S2)。所述开关桥臂的电路图如附图5所示，其中第一功率开关管(S1)的集电极连接开关桥臂的正端，第一功率开关管(S1)的发射极连接第二功率开关管(S2)的集电极和开关桥臂的N端，第二功率开关管(S2)的发射极连接开关桥臂的负端。
在上述实现方案中，本发明所述双功率通路三相交直流变换器中的滤波输出电路(20)包括第一滤波电感(L1)、第二滤波电感(L2)、第三滤波电感(L3)、第一滤波电容(C1)、第二滤波电容(C2)、第三滤波电容(C3)、第一负载(R1)、第二负载(R2)和第三负载(R3)，其中，第一滤波电感(L1)的一端连接滤波输出电路(20)的X端，第一滤波电感(L1)的另一端连接第一滤波电容(C1)的一端、第三滤波电容(C3)的一端、第一负载(R1)的一端和第三负载(R3)的一端，第二滤波电感(L2)的一端连接滤波输出电路(20)的Y端，第二滤波电感(L2)的另一端连接第一滤波电容(C1)的另一端、第二滤波电容(C2)的一端、第一负载(R1)的另一端和第二负载(R2)的一端，第三滤波电感(L3)的一端连接滤波输出电路(20)的Z端，第三滤波电感(L3)的另一端连接第二滤波电容(C2)的另一端、第三滤波电容(C3)的另一端、第二负载(R2)的另一端和第三负载(R3)的另一端。
本发明在具体实施时，若采用实现方案一和实现方案二，则第一直流输入源(Vin1)的电压必须不低于第二直流输入源(Vin2)的电压；若采用实现方案三和实现方案四，第一直流输入源(Vin1)和第二直流输入源(Vin2)的电压可以为任意大于零的值。
本发明在具体实施时，第一直流输入源(Vin1)和第二直流输入源(Vin2)既可以分时向交流负载提供功率，也可以同时向交流负载提供功率。
本发明在具体实施时，所有功率开关管都需要使用带有反并联二极管的功率开关器件。例如，可以采用带有反并联二极管的IGBT，或者采用带有反并联二极管的MOSFET。
本发明在具体实施时，位于同一开关桥臂内的串联连接的两个开关管不能同时导通。
下面结合具体的实施例对本发明方案及其工作原理做进一步说明。
由于本发明双功率通路三相交直流变换器的四种实施方案的工作原理和过程是相似的，下面仅以实施方案一为例进行详细的说明。
将附图1双功率通路三相交直流变换器实施方案一中的第一开关桥臂(1)、第二开关桥臂(2)、第三开关桥臂(3)、第四开关桥臂(4)、第五开关桥臂(5)和第六开关桥臂(6)用附图5中的电路图代替，并将附图1中的滤波输出电路(20)用附图6中的电路图代替，则可以得到采用实施方案一的双功率通路三相交直流变换器的电路原理图如附图7所示。附图7中：S11和S12分别是第一开关桥臂中的第一和第二功率开关管，S21和S22分别是第二开关桥臂中的第一和第二功率开关管，S31和S32分别是第三开关桥臂中的第一和第二功率开关管，S41和S42分别是第四开关桥臂中的第一和第二功率开关管，S51和S52分别是第五开关桥臂中的第一和第二功率开关管，S61和S62分别是第六开关桥臂中的第一和第二功率开关管。
对于附图7所示的双功率通路三相交直流变换器而言，其电路构成可以分成两部分电路：功率分配电路和三相全桥逆变电路。在附图7中，S41和S42构成的第四开关桥臂、S51和S52构成的第五开关桥臂以及S61和S62构成的第六开关桥臂形成了传统的三相全桥逆变器/整流器电路结构，直流输入电源到交流三相电压或电流的变换就通过该三相全桥逆变/整流电路来完成；S11和S12构成的第一开关桥臂、S21和S22构成的第二开关桥臂以及S31和S32构成的第三开关桥臂则形成了功率分配电路。功率分配电路的作用在于完成第一直流输入源(Vin1)和第二直流输入源(Vin2)的输入或者所接收功率的分配，换言之，功率分配电路决定了由哪个直流输入源向三相全桥逆变电路提供功率，或者当变换器工作于整流状态时三相全桥整流电路输出的功率向哪个直流输入源提供。功率分配电路中六个开关管的开关状态可以使得两个直流输入源(Vin1、Vin2)工作于第一直流输入源(Vin1)单独工作模式、第二直流输入源(Vin2)单独工作模式和两个直流输入源(Vin1、Vin2)混合工作模式等三种工作模式。
第一直流输入源(Vin1)单独工作模式：当S11、S21和S31都导通，S12、S22和S32都关断时，双功率通路三相交直流变换器工作于第一直流输入源(Vin1)单独工作模式，此时的等效电路如附图8所示。从图8中可以看到，由于第一直流输入源(Vin1)的电压高于第二直流输入源(Vin2)的电压，当S11、S21和S31都导通且S12、S22和S32都关断时，第二直流输入源(Vin2)与三相全桥逆变/整流电路的连接完全断开，而此时S41和S42构成的第四开关桥臂、S51和S52构成的第五开关桥臂以及S61和S62构成的第六开关桥臂则直接连接第一直流输入源(Vin1)。因此，此时S41和S42构成的第四开关桥臂、S51和S52构成的第五开关桥臂以及S61和S62构成的第六开关桥臂所形成的传统的三相全桥逆变/整流电路完全与第一直流输入源(Vin1)相连，经三相全桥逆变/整流电路高频开关动作产生的高电平电压就等于第一直流输入源(Vin1)的电压。
第二直流输入源(Vin2)单独工作模式：当S11、S21和S31都关断，S12、S22和S32都导通时，双功率通路三相交直流变换器工作于第二直流输入源(Vin2)单独工作模式，此时的等效电路如附图9所示。从图9中可以看到，由于S11、S21和S31都关断且S12、S22和S32都导通，第一直流输入源(Vin1)与三相全桥逆变/逆变电路的连接完全断开，而此时S41和S42构成的第四开关桥臂、S51和S52构成的第五开关桥臂以及S61和S62构成的第六开关桥臂则直接连接第二直流输入源(Vin2)，因此，此时S41和S42构成的第四开关桥臂、S51和S52构成的第五开关桥臂以及S61和S62构成的第六开关桥臂所形成的传统的三相全桥逆变/整流电路完全与第二直流输入源(Vin2)相连，经三相全桥逆变/整流电路高频开关动作产生的高电平电压就等于第二直流输入源(Vin2)的电压。
第一直流输入源(Vin1)和第二直流输入源(Vin2)混合工作模式：当S41和S42构成的第四开关桥臂、S51和S52构成的第五开关桥臂以及S61和S62构成的第六开关桥臂中部分由第一直流输入源(Vin1)供电、另外一部分由第二直流输入源(Vin2)供电时，双功率通路三相交直流变换器工作于第一直流输入源(Vin1)和第二直流输入源(Vin2)混合工作模式。根据S11、S21、S31、S12、S22和S32的开关组合关系，混合供电模式有6种可能的实现方式，附图10给出了其中一种实例。在图10中，S11、S22和S31导通，而S12、S21和S32处于关断状态，这表明此时S41和S42构成的第四开关桥臂以及S61和S62构成的第六开关桥臂与第一直流输入源(Vin1)相连，而S51和S52构成的第五开关桥臂则与第二直流输入源(Vin2)相连。
上述分析仅用于说明本发明双功率通路三相交直流变换器的工作原理，以此说明第一直流输入源(Vin1)和第二直流输入源(Vin2)工作的基本过程。事实上，本发明双功率通路三相交直流变换器可以根据实际需要采用不同类型的调制策略，当调制策略不同时，其工作的过程也不完全相同。通过第一直流输入源(Vin1)和第二直流输入源(Vin2)的配合，可以为本发明双功率通路三相交直流变换器提供两种可选的电压，也能够实现两个独立的直流输入源之间功率的分配和控制，实现两个直流输入源与三相交流负载或者三相交流电网之间的单级功率变换。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种双功率通路三相交直流变换器，其特征在于：所述双功率通路三相交直流变换器由第一开关桥臂(1)、第二开关桥臂(2)、第三开关桥臂(3)、第四开关桥臂(4)、第五开关桥臂(5)、第六开关桥臂(6)、滤波输出电路(20)、第一直流输入源(Vin1)和第二直流输入源(Vin2)构成，所述第一开关桥臂(1)、第二开关桥臂(2)、第三开关桥臂(3)、第四开关桥臂(4)、第五开关桥臂(5)、第六开关桥臂(6)都包含正端、负端和N端，滤波输出电路(20)包括X端、Y端和Z端；
其中第一开关桥臂(1)的正端连接第二开关桥臂(2)的正端、第三开关桥臂(3)的正端和第一直流输入源(Vin1)的正端，第一开关桥臂(1)的负端连接第二开关桥臂(2)的负端、第三开关桥臂(3)的负端和第二直流输入源(Vin2)的正端，第一开关桥臂(1)的N端连接第四开关桥臂(4)的正端，第二开关桥臂(2)的N端连接第五开关桥臂(5)的正端，第三开关桥臂(3)的N端连接第六开关桥臂(6)的正端，第四开关桥臂(4)的N端连接滤波输出电路(20)的X端，第五开关桥臂(5)的N端连接滤波输出电路(20)的Y端，第六开关桥臂(6)的N端连接滤波输出电路(20)的Z端，第四开关桥臂(4)的负端连接第五开关桥臂(5)的负端、第六开关桥臂(6)的负端、第一直流输入源(Vin1)的负端和第二直流输入源(Vin2)的负端。
2.一种双功率通路三相交直流变换器，其特征在于：所述双功率通路三相交直流变换器由第一开关桥臂(1)、第二开关桥臂(2)、第三开关桥臂(3)、第四开关桥臂(4)、第五开关桥臂(5)、第六开关桥臂(6)、滤波输出电路(20)、第一直流输入源(Vin1)和第二直流输入源(Vin2)构成，所述第一开关桥臂(1)、第二开关桥臂(2)、第三开关桥臂(3)、第四开关桥臂(4)、第五开关桥臂(5)、第六开关桥臂(6)都包含正端、负端和N端，滤波输出电路(20)包括X端、Y端和Z端；
其中第一开关桥臂(1)的正端连接第一直流输入源(Vin1)的正端、第二直流输入源(Vin2)的正端、第二开关桥臂(2)的正端和第三开关桥臂(3)的正端，第一开关桥臂(1)的N端连接滤波输出电路(20)的X端，第二开关桥臂(2)的N端连接滤波输出电路(20)的Y端，第三开关桥臂(3)的N端连接滤波输出电路(20)的Z端，第一开关桥臂(1)的负端连接第四开关桥臂(4)的N端，第二开关桥臂(2)的负端连接第五开关桥臂(5)的N端，第三开关桥臂(3)的负端连接第六开关桥臂(6)的N端，第四开关桥臂(4)的正端连接第五开关桥臂(5)的正端、第六开关桥臂(6)的正端和第二直流输入源(Vin2)的负端，第四开关桥臂(4)的负端连接第五开关桥臂(5)的负端、第六开关桥臂(6)的负端和第一直流输入源(Vin1)的负端。
3.一种双功率通路三相交直流变换器，其特征在于：所述双功率通路三相交直流变换器由第一开关桥臂(1)、第二开关桥臂(2)、第三开关桥臂(3)、第四开关桥臂(4)、第五开关桥臂(5)、第六开关桥臂(6)、滤波输出电路(20)、第一直流输入源(Vin1)和第二直流输入源(Vin2)构成，所述第一开关桥臂(1)、第二开关桥臂(2)、第三开关桥臂(3)、第四开关桥臂(4)、第五开关桥臂(5)、第六开关桥臂(6)都包含正端、负端和N端，滤波输出电路(20)包括X端、Y端和Z端；
其中第一开关桥臂(1)的正端连接第二开关桥臂(2)的正端、第三开关桥臂(3)的正端和第一直流输入源(Vin1)的正端，第一开关桥臂(1)的负端连接第二开关桥臂(2)的负端、第三开关桥臂(3)的负端、第一直流输入源(Vin1)的负端和第二直流输入源(Vin2)的正端，第一开关桥臂(1)的N端连接第四开关桥臂(4)的正端，第二开关桥臂(2)的N端连接第五开关桥臂(5)的正端，第三开关桥臂(3)的N端连接第六开关桥臂(6)的正端，第四开关桥臂(4)的N端连接滤波输出电路(20)的X端，第五开关桥臂(5)的N端连接滤波输出电路(20)的Y端，第六开关桥臂(6)的N端连接滤波输出电路(20)的Z端，第四开关桥臂(4)的负端连接第五开关桥臂(5)的负端、第六开关桥臂(6)的负端和第二直流输入源(Vin2)的负端。
4.一种双功率通路三相交直流变换器，其特征在于：所述双功率通路三相交直流变换器由第一开关桥臂(1)、第二开关桥臂(2)、第三开关桥臂(3)、第四开关桥臂(4)、第五开关桥臂(5)、第六开关桥臂(6)、滤波输出电路(20)、第一直流输入源(Vin1)和第二直流输入源(Vin2)构成，所述第一开关桥臂(1)、第二开关桥臂(2)、第三开关桥臂(3)、第四开关桥臂(4)、第五开关桥臂(5)、第六开关桥臂(6)都包含正端、负端和N端，滤波输出电路(20)包括X端、Y端和Z端；
其中第一开关桥臂(1)的正端连接第一直流输入源(Vin1)的正端、第二开关桥臂(2)的正端和第三开关桥臂(3)的正端，第一开关桥臂(1)的N端连接滤波输出电路(20)的X端，第二开关桥臂(2)的N端连接滤波输出电路(20)的Y端，第三开关桥臂(3)的N端连接滤波输出电路(20)的Z端，第一开关桥臂(1)的负端连接第四开关桥臂(4)的N端，第二开关桥臂(2)的负端连接第五开关桥臂(5)的N端，第三开关桥臂(3)的负端连接第六开关桥臂(6)的N端，第四开关桥臂(4)的正端连接第五开关桥臂(5)的正端、第六开关桥臂(6)的正端、第二直流输入源(Vin2)的正端和第一直流输入源(Vin1)的负端，第四开关桥臂(4)的负端连接第五开关桥臂(5)的负端、第六开关桥臂(6)的负端和第二直流输入源(Vin2)的负端。
5.一种基于权利要求1-4任意一项所述的一种双功率通路三相交直流变换器，其特征在于：所述第一开关桥臂(1)、第二开关桥臂(2)、第三开关桥臂(3)、第四开关桥臂(4)、第五开关桥臂(5)、第六开关桥臂(6)的结构都相同，且其中的每一个都包括第一功率开关管(S1)和第二功率开关管(S2)，所述第一功率开关管(S1)的集电极连接开关桥臂的正端，第一功率开关管(S1)的发射极连接第二功率开关管(S2)的集电极和开关桥臂的N端，第二功率开关管(S2)的发射极连接开关桥臂的负端。
6.一种基于权利要求1-4任意一项所述的一种双功率通路三相交直流变换器，其特征在于：所述滤波输出电路(20)包括第一滤波电感(L1)、第二滤波电感(L2)、第三滤波电感(L3)、第一滤波电容(C1)、第二滤波电容(C2)、第三滤波电容(C3)、第一负载(R1)、第二负载(R2)和第三负载(R3)；
所述第一滤波电感(L1)的一端连接滤波输出电路(20)的X端，第一滤波电感(L1)的另一端连接第一滤波电容(C1)的一端、第三滤波电容(C3)的一端、第一负载(R1)的一端和第三负载(R3)的一端，第二滤波电感(L2)的一端连接滤波输出电路(20)的Y端，第二滤波电感(L2)的另一端连接第一滤波电容(C1)的另一端、第二滤波电容(C2)的一端、第一负载(R1)的另一端和第二负载(R2)的一端，第三滤波电感(L3)的一端连接滤波输出电路(20)的Z端，第三滤波电感(L3)的另一端连接第二滤波电容(C2)的另一端、第三滤波电容(C3)的另一端、第二负载(R2)的另一端和第三负载(R3)的另一端。
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