CN106208761A - 隔离型三相ac‑dc变换器 - Google Patents

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杨喜军
董娅韵
唐厚君
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Abstract

本发明提供了一种隔离型三相AC‑DC变换器，包括三组独立的高频交流斩波电路、三组独立的整流电路和三组独立的校正电路；其中，三组独立的高频交流斩波电路的输入端分别与三相交流相电压连接，三组独立的高频交流斩波电路的输出端分别与三组独立的整流电路的输入端连接，三组独立的整流电路的输出端分别与三组独立的校正电路的输入端连接，三组独立的校正电路的输出端连接至用于产生三相交流相电压的交流电网。本发明电路拓扑精简，控制策略简单，具有高频电气隔离、升降压输出、重量体积小、功率因数高以及输出电流大等优点。

Description

隔离型三相AC-DC变换器
技术领域
本发明涉及电力电子变换技术领域，具体地，涉及一种隔离型三相AC-DC变换器。
背景技术
AC-DC电力变换器是一种电能转换装置，可以将交流电变换为直流电。电能由交流侧传输到直流侧的变换称为整流。常见的整流电路有单相整流、多相整流、可控整流、不可控整流、全波整流和桥式整流等。传统的整流方式会带来一系列的问题，比如电网侧谐波电流大、输入输出不隔离、调压范围有限等，因此，新型的AC-DC电力变换不断被研究设计出来。
经过对现有技术的检索发现，通过高频交流斩波、使用变压器升降压、采用PFC进行功率校正的AC-DC变换电路非常少。李朋等人在2011年的《四川兵工学报》上提出了一种新型的三相输入AC-DC输出串联全桥组合变换器拓扑，该拓扑三个模块完全相同，各模块的供电方式均为单相输入，降低了各模块主要原器件的电压应力，减小了输入和输出的滤波电容的容值，提高了变换器的可靠性、功率因数和功率密度；樊长鑫等人在2015年的《电力电子技术》上提出了一种组合式三相AC-DC单级校正变换器，该变换器将三相电分为3个单相电作为输入，依次经过输入滤波、全桥整流、全桥逆变、高频变压器变换、全桥整流和输出滤波等电路，得到直流电压，该变换器提出了一种正弦波调制的策略，使得输入电流具有很好的正弦度并与输入电压之间无相位差，实现PFC的功能。该变换器还结合了传统的输出电压电流双闭环控制达到了稳定输出电压的效果。专利方面，金科等人在2013年公开了一种单极式隔离型三相双向AC-DC变换器，该变换器中三相桥臂的三个桥臂中点分别与一个交流侧电感和一个双向开关相连，三个双向开关的另一端均与隔离变压器原边绕组同名端相连，半桥桥臂与三相桥臂并联，桥臂中点与隔离变压器原边绕组异名端相连，隔离变压器副边绕组与整流/逆变桥臂的两个重点相连，整流/逆变桥臂与直流侧滤波电容并联，该变换器实现了输入与输出电气隔离、功率因数控制、升降压输出等功能。
综上所述，目前对三相AC-DC变换电路的研究非常多，而且许多方法都很有创新性，但仍然存在一些不足，比如元件体积和重量大、控制策略复杂、输入侧谐波大等，因此，随着实践应用的推广，设计一种可以大大减小系统体积重量、隔离输入输出端电压、提高输入端功率因数、控制策略简单的三相AC-DC电路的需求随之产生。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种隔离型三相AC-DC变换器。
根据本发明提供的隔离型三相AC-DC变换器，包括三组独立的高频交流斩波电路、三组独立的整流电路和三组独立的校正(PFC)电路；其中，三组独立的高频交流斩波电路的输入端分别与三相交流相电压连接，三组独立的高频交流斩波电路的输出端分别与三组独立的整流电路的输入端连接，三组独立的整流电路的输出端分别与三组独立的校正电路的输入端连接，三组独立的校正电路的输出端连接至用于产生三相交流相电压的交流电网。
优选地，所述三相交流相电压为星型连接。
每一相首先通过高频交流斩波电路进行斩波，产生高频交流电压，之后通过一个变压器进行升降压，之后由整流电路对其进行整流，产生直流电压，然后通过校正电路实现整流电路输出端的功率因数接近1的效果，反射到输入端交流电网后，使得输入端的功率因数也接近1。最后将各相输出端的直流电压并联在一起，提高了大电流的供应能力。
优选地，所述三组独立的高频交流斩波电路结构包括：双向型开关器件S11、双向型开关器件S12、双向型开关器件S13、双向型开关器件S14、双向型开关器件S15、双向型开关器件S16、双向型开关器件S17、双向型开关器件S18、双向型开关器件S19、双向型开关器件S110、双向型开关器件S111和双向型开关器件S112，变压器T1、变压器T2和变压器T3。
具体地，双向型开关器件S11、双向型开关器件S12、双向型开关器件S13和双向型开关器件S14与变压器T1构成A相高频交流斩波电路，双向型开关器件S11的一端与三相交流相电压中的A相电压的输入端的一端相连，双向型开关器件S11的另一端与双向型开关器件S12的一端相连，双向型开关器件S12的另一端与A相电压的输入端的另一端零线相连，双向型开关器件S13的一端与双向型开关器件S11和A相电压的连接点相连，双向型开关器件S13的另一端与双向型开关器件S14的一端相连，双向型开关器件S14的另一端与双向型开关器件S12和A相电压的连接点(零线)相连，变压器T1的同名端与双向型开关器件S11和双向型开关器件S12的连接点相连，变压器T1的异名端与双向型开关器件S13和双向型开关器件S14的连接点相连；双向型开关器件S15、双向型开关器件S16、双向型开关器件S17和双向型开关器件S18与变压器T2构成B相高频交流斩波电路，双向型开关器件S15的一端与三相交流相电压中的B相电压的输入端的一端相连，双向型开关器件S15的另一端与双向型开关器件S16的一端相连，双向型开关器件S16的另一端与B相电压的输入端的另一端零线相连，双向型开关器件S17的一端与双向型开关器件S15和B相电压的连接点相连，双向型开关器件S17的另一端与双向型开关器件S18的一端相连，双向型开关器件S18的另一端与双向型开关器件S16和B相电压的连接点(零线)相连，变压器T2的同名端与双向型开关器件S15和双向型开关器件S16的连接点相连，变压器T2的异名端与双向型开关器件S17和双向型开关器件S18的连接点相连；双向型开关器件S19、双向型开关器件S110、双向型开关器件S111和S112与变压器T3构成C相高频交流斩波电路，双向型开关器件S19的一端与三相交流相电压中的C相电压的输入端的一端相连，双向型开关器件S19的另一端与双向型开关器件S110的一端相连，双向型开关器件S110的另一端与C相电压的输入端的另一端零线相连，双向型开关器件S111的一端与双向型开关器件S19和C相电压的连接点相连，双向型开关器件S111的另一端与双向型开关器件S112的一端相连，双向型开关器件S112的另一端与双向型开关器件S110和C相电压的连接点(零线)相连，变压器T3的同名端与双向型开关器件S19和双向型开关器件S110的连接点相连，变压器T3的异名端与双向型开关器件S111和双向型开关器件S112的连接点相连。
优选地，所述三组独立的整流电路结构包括：双向型开关器件S21、双向型开关器件S22、双向型开关器件S23、双向型开关器件S24、双向型开关器件S25、双向型开关器件S26、双向型开关器件S27、双向型开关器件S28、双向型开关器件S29、双向型开关器件S210、双向型开关器件S211和双向型开关器件S212。
具体地，双向型开关器件S21、双向型开关器件S22、双向型开关器件S23和双向型开关器件S24构成A相整流电路，双向型开关器件S21的一端与变压器T1副边的同名端相连，双向型开关器件S21的另一端与双向型开关器件S23的一端相连，双向型开关器件S22的一端与双向型开关器件S21和变压器T1副边的同名端的连接点相连，双向型开关器件S22的另一端与双向型开关器件S24的一端相连，双向型开关器件S23的另一端与双向型开关器件S24的另一端相连，变压器T1副边的异名端与双向型开关器件S23和双向型开关器件S24的连接点相连；双向型开关器件S25、双向型开关器件S26、双向型开关器件S27和双向型开关器件S28构成B相整流电路，双向型开关器件S25的一端与变压器T2副边的同名端相连，双向型开关器件S25的另一端与双向型开关器件S27的一端相连，双向型开关器件S26的一端与双向型开关器件S25和变压器T2副边的同名端的连接点相连，双向型开关器件S26的另一端与双向型开关器件S28的一端相连，双向型开关器件S27的另一端与双向型开关器件S28的另一端相连，变压器T2副边的异名端与双向型开关器件S27和双向型开关器件S28的连接点相连；双向型开关器件S29、双向型开关器件S210、双向型开关器件S211和双向型开关器件S212构成C相整流电路，双向型开关器件S29的一端与变压器T3副边的同名端相连，双向型开关器件S29的另一端与双向型开关器件S211的一端相连，双向型开关器件S210的一端与双向型开关器件S29和变压器T3副边的同名端的连接点相连，双向型开关器件S210的另一端与双向型开关器件S212的一端相连，双向型开关器件S211的另一端与双向型开关器件S212的另一端相连，变压器T3副边的异名端与双向型开关器件S211和双向型开关器件S212的连接点相连。
优选地，所述三组独立的校正电路结构包括：电感L1、电感L2和电感L3，逆导型开关器件TS1、逆导型开关器件TS2和逆导型开关器件TS3，二极管D1、二极管D2和二极管D3，电解电容F1、电解电容E2和电解电容E3。
具体地，电感L1、逆导型开关器件TS1、二极管D1和电解电容E1构成A相校正电路，电感L1的一端与双向型开关器件S21和双向型开关器件S23的连接点相连，电感L1的另一端与逆导型开关器件TS1的漏极相连，逆导型开关器件TS1的源极与双向型开关器件S22和双向型开关器件S24的连接点相连，二极管D1的阳极与电感L1和逆导型开关器件TS1的连接点相连，电解电容E1的正极与二极管D1的负极相连，电解电容E1的负极与逆导型开关器件TS1的源极相连；电感L2、逆导型开关器件TS2、二极管D2和电解电容E2构成B相校正电路，电感L2的一端与双向型开关器件S25和双向型开关器件S27的连接点相连，电感L2的另一端与逆导型开关器件TS2的漏极相连，逆导型开关器件TS2的源极与双向型开关器件S26和双向型开关器件S28的连接点相连，二极管D2的阳极与电感L2和逆导型开关器件TS2的连接点相连，电解电容E2的正极与二极管D2的负极相连，电解电容E2的负极与逆导型开关器件TS2的源极相连；电感L3、逆导型开关器件TS3、二极管D3和电解电容E3构成C相校正电路，电感L3的一端与双向型开关器件S29和双向型开关器件S211的连接点相连，电感L3的另一端与逆导型开关器件TS3的漏极相连，逆导型开关器件TS3的源极与双向型开关器件S210和双向型开关器件S212的连接点相连，二极管D3的阳极与电感L3和逆导型开关器件TS3的连接点相连，电解电容E3的正极与二极管D3的负极相连，电解电容E3的负极与逆导型开关器件TS3的源极相连。
本发明的工作过程及工作原理为：三相交流相电压各自经由独立的AC-DC变换器进行电力变换。每相的输入交流电压首先由高频交流斩波电路进行高频斩波，得到高频脉冲交流电压，之后通过变压器进行电压幅值变换，通过变压器副边输出幅值不同的高频脉冲交流电压，接着由整流电路进行整流，得到直流电压，再通过校正电路进行电流电压相位跟踪，使得PFC前端的功率因数接近1，也就使得输入端的功率因数接近1。最后将得到的三组独立的直流电压并联起来，增大了电流的供应能力。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明提供的隔离型三相AC-DC变换器利用双向型开关器件构成的高频交流斩波电路对输入交流电压进行高频斩波，使得频率得到极大提高，可以使变压器的重量和体积能够大大减小。
2、本发明利用变压器进行升降压变换，易于操作，而且实现了输入端和输出端的电气隔离。
3、本发明利用PFC模块提供了校正功能，保证了输入端的功率因数接近1，使得AC-DC变换产生的谐波对电网的危害大大减小。
4、本发明将三组独立输出的直流电压并联起来，提高了电流的输出能力。
5、本发明电路拓扑简明，控制策略简单，有利于推广和应用。
6、本发明的创新点在于整体构思，实现三相功率因数校正，可以应用于三相电源电力电子变压器应用场合。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明提供的实施例的电路原理图。
图2(a)为单相交流输入电压与期望输入电流波形图。
图2(b)为双向型开关器件S11、S12、S13和S14的PWM驱动信号波形图。
图2(c)为高频交流斩波电路输出即变压器初级电压波形图。
图2(d)为变压器次级电压波形图。
图2(e)为双向型开关器件S21、S22、S23和S24的PWM驱动信号波形图。
图2(f)为整流电路输出电压波形图。
图2(g)为校正电路输出电压波形图。
图1中，1为A相高频交流斩波电路，2为B相高频交流斩波电路，3为C相高频交流斩波电路，4为A相整流电路，5为B相整流电路，6为C相整流电路，7为A相功率因数校正电路，8为B相功率因数校正电路，9为C相功率因数校正电路。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
根据本发明提供的隔离型三相AC-DC变换器，包括三组独立的高频交流斩波电路、整流电路和校正(PFC)电路。其中，三组独立的高频交流斩波电路的输入端分别与三相交流相电压(A相电压、B相电压和C相电压)连接，三组独立的高频交流斩波电路的输出端分别与三组独立的整流电路的输入端连接，三组独立的整流电路的输出端分别与三组独立的校正电路的输入端连接，三组独立的校正电路的输出端连接杂一起，得到一路直流电压输出。
输入的三相交流相电压为星型连接。
每一相首先通过高频交流斩波电路进行斩波，产生幅值按照电网工频正弦电压瞬时值变化的高频交流电压，之后通过一个变压器进行升压或降压，之后由整流电路对其进行整流，产生正弦半波的直流电压，然后通过校正电路实现整流电路输出端的功率因数接近1的效果，反射到输入端交流电网后，使得输入端的功率因数也接近1。最后将各相输出端的直流电压并联在一起，提高了大电流的供应能力。
优选地，所述三组独立的高频交流斩波电路包括：双向型开关器件S11、双向型开关器件S12、双向型开关器件S13、双向型开关器件S14、双向型开关器件S15、双向型开关器件S16、双向型开关器件S17、双向型开关器件S18、双向型开关器件S19、双向型开关器件S110、双向型开关器件S111和双向型开关器件S112，变压器T1、变压器T2和变压器T3。
具体地，双向型开关器件S11、双向型开关器件S12、双向型开关器件S13和双向型开关器件S14与变压器T1构成A相高频交流斩波电路，双向型开关器件S11的一端与A相电压的输入端的一端相连，双向型开关器件S11的另一端与双向型开关器件S12的一端相连，双向型开关器件S12的另一端与A相电压的输入端的另一端零线相连，双向型开关器件S13的一端与双向型开关器件S11和A相电压的连接点(零线)相连，双向型开关器件S13的另一端与双向型开关器件S14的一端相连，双向型开关器件S14的另一端与双向型开关器件S12和A相电压的连接点相连，变压器T1的同名端与双向型开关器件S11和双向型开关器件S12的连接点相连，变压器T1的异名端与双向型开关器件S13和双向型开关器件S14的连接点相连；双向型开关器件S15、双向型开关器件S16、双向型开关器件S17和双向型开关器件S18与变压器T2构成B相高频交流斩波电路，双向型开关器件S15的一端与B相电压的输入端的一端相连，双向型开关器件S15的另一端与双向型开关器件S16的一端相连，双向型开关器件S16的另一端与B相电压的输入端的另一端零线相连，双向型开关器件S17的一端与双向型开关器件S15和B相电压的连接点相连，双向型开关器件S17的另一端与双向型开关器件S18的一端相连，双向型开关器件S18的另一端与双向型开关器件S16和B相电压的连接点(零线)相连，变压器T2的同名端与双向型开关器件S15和双向型开关器件S16的连接点相连，变压器T2的异名端与双向型开关器件S17和双向型开关器件S18的连接点相连；双向型开关器件S19、双向型开关器件S110、双向型开关器件S111和S112与变压器T3构成C相高频交流斩波电路，双向型开关器件S19的一端与C相电压的输入端的一端相连，双向型开关器件S19的另一端与双向型开关器件S110的一端相连，双向型开关器件S110的另一端与C相电压的输入端的另一端零线相连，双向型开关器件S111的一端与双向型开关器件S19和C相电压的连接点相连，双向型开关器件S111的另一端与双向型开关器件S112的一端相连，双向型开关器件S112的另一端与双向型开关器件S110和C相电压的连接点(零线)相连，变压器T3的同名端与双向型开关器件S19和双向型开关器件S110的连接点相连，变压器T3的异名端与双向型开关器件S111和双向型开关器件S112的连接点相连。
优选地，所述三组独立的整流电路结构包括：双向型开关器件S21、双向型开关器件S22、双向型开关器件S23、双向型开关器件S24、双向型开关器件S25、双向型开关器件S26、双向型开关器件S27、双向型开关器件S28、双向型开关器件S29、双向型开关器件S210、双向型开关器件S211和双向型开关器件S212。
具体地，双向型开关器件S21、双向型开关器件S22、双向型开关器件S23和双向型开关器件S24构成A相整流电路，双向型开关器件S21的一端与变压器T1副边的同名端相连，双向型开关器件S21的另一端与双向型开关器件S23的一端相连，双向型开关器件S22的一端与双向型开关器件S21和变压器T1副边的同名端的连接点相连，双向型开关器件S22的另一端与双向型开关器件S24的一端相连，双向型开关器件S23的另一端与双向型开关器件S24的另一端相连，变压器T1副边的异名端与双向型开关器件S23和双向型开关器件S24的连接点相连；双向型开关器件S25、双向型开关器件S26、双向型开关器件S27和双向型开关器件S28构成B相整流电路，双向型开关器件S25的一端与变压器T2副边的同名端相连，双向型开关器件S25的另一端与双向型开关器件S27的一端相连，双向型开关器件S26的一端与双向型开关器件S25和变压器T2副边的同名端的连接点相连，双向型开关器件S26的另一端与双向型开关器件S28的一端相连，双向型开关器件S27的另一端与双向型开关器件S28的另一端相连，变压器T2副边的异名端与双向型开关器件S27和双向型开关器件S28的连接点相连；双向型开关器件S29、双向型开关器件S210、双向型开关器件S211和双向型开关器件S212构成C相整流电路，双向型开关器件S29的一端与变压器T3副边的同名端相连，双向型开关器件S29的另一端与双向型开关器件S211的一端相连，双向型开关器件S210的一端与双向型开关器件S29和变压器T3副边的同名端的连接点相连，双向型开关器件S210的另一端与双向型开关器件S212的一端相连，双向型开关器件S211的另一端与双向型开关器件S212的另一端相连，变压器T3副边的异名端与双向型开关器件S211和双向型开关器件S212的连接点相连。
优选地，所述三组独立的校正电路结构包括：电感L1、电感L2和电感L3，逆导型开关器件TS1、逆导型开关器件TS2和逆导型开关器件TS3，二极管D1、二极管D2和二极管D3，电解电容E1、电解电容E2和电解电容E3。
具体地，电感L1、逆导型开关器件TS1、二极管D1和电解电容E1构成A相校正电路，电感L1的一端与双向型开关器件S21和双向型开关器件S23的连接点相连，电感L1的另一端与逆导型开关器件TS1的漏极相连，逆导型开关器件TS1的源极与双向型开关器件S22和双向型开关器件S24的连接点相连，二极管D1的阳极与电感L1和逆导型开关器件TS1的连接点相连，电解电容E1的正极与二极管D1的负极相连，电解电容E1的负极与逆导型开关器件TS1的源极相连；电感L2、逆导型开关器件TS2、二极管D2和电解电容E2构成B相校正电路，电感L2的一端与双向型开关器件S25和双向型开关器件S27的连接点相连，电感L2的另一端与逆导型开关器件TS2的漏极相连，逆导型开关器件TS2的源极与双向型开关器件S26和双向型开关器件S28的连接点相连，二极管D2的阳极与电感L2和逆导型开关器件TS2的连接点相连，电解电容E2的正极与二极管D2的负极相连，电解电容E2的负极与逆导型开关器件TS2的源极相连；电感L3、逆导型开关器件TS3、二极管D3和电解电容E3构成C相校正电路，电感L3的一端与双向型开关器件S29和双向型开关器件S211的连接点相连，电感L3的另一端与逆导型开关器件TS3的漏极相连，逆导型开关器件TS3的源极与双向型开关器件S210和双向型开关器件S212的连接点相连，二极管D3的阳极与电感L3和逆导型开关器件TS3的连接点相连，电解电容E3的正极与二极管D3的负极相连，电解电容E3的负极与逆导型开关器件TS3的源极相连。
本发明的工作过程及工作原理为：三相交流相电压各自经由独立的AC-DC变换器进行电力变换。每相的输入交流电压首先由高频交流斩波电路进行高频斩波，得到高频脉冲交流电压，之后通过各自的变压器进行电压幅值变换，升压或降压，通过变压器副边输出幅值不同的高频脉冲交流电压，接着由整流电路进行整流，得到正弦半波的直流电压，再通过校正电路进行电流电压相位跟踪，使得整流电路前端的功率因数接近1，也就使得交流电网输入端的功率因数接近1。最后将得到的三组独立的直流电压并联起来，增大了电流的供应能力。
本发明重要的是高频交流斩波电路和校正电路。由双向型开关器件组成的全桥电路对输入交流电压进行斩波，由此得到高频交流电。通过把输入电压高频化，可以大大减小用来做电压幅值变换的变压器T1的体积和重量，同时变压器的应用也使得电压输入端和输出端实现了电气隔离，提高了输入端的安全性；校正电路用来对由变压器副边整流得到的电压进行电压电流跟踪，使得电流相位跟随电压相位波动，从而实现功率因数接近1的效果，也就保证了输入端的功率因数接近1。
如图1所示，本实施例提供的隔离型三相AC-DC变换器，具有体积重量小、输入输出端电气隔离、功率因数高、输出电流大等特点。
本实施例中，所述的隔离型三相AC-DC变换器，包括双向型开关器件S11-S112，变压器T1-T3，双向型开关器件S21-S212，电感L1-L3，逆导型开关器件TS1-TS3，二极管D1-D3，电解电容E1-E3，其中：
双向型开关器件S11的一端分别与A相电压输入端的一端和双向型开关器件S13的一端相连，双向型开关器件S11的另一端分别与双向型开关器件S12的一端和变压器T1的同名端相连，双向型开关器件S13的另一端分别与双向型开关器件S14的一端和变压器T1的异名端相连，双向型开关器件S14的另一端分别与双向型开关器件S12的另一端和A相电压输入端的另一端相连；
双向型开关器件S21的一端分别与电感L1的一端和双向型开关器件S23的一端相连，双向型开关器件S21的另一端分别与变压器T1副边的同名端和双向型开关器件S22的一端相连，双向型开关器件S23的另一端分别与变压器T1的异名端和双向型开关器件S24的一端相连，电感L1的另一端分别与二极管D1的阳极和逆导型开关器件TS1的漏极相连，二极管D1的负极与电解电容E1的正极相连，电解电容E1的负极分别与逆导型开关器件TS1的源极、双向型开关器件S22的另一端和双向型开关器件S24的另一端相连；
双向型开关器件S15的一端分别与B相电压输入端的一端和双向型开关器件S17的一端相连，双向型开关器件S15的另一端分别与双向型开关器件S16的一端和变压器T2的同名端相连，双向型开关器件S17的另一端分别与双向型开关器件S18的一端和变压器T2的异名端相连，双向型开关器件S18的另一端分别与双向型开关器件S16的另一端和B相电压输入端的另一端相连；
双向型开关器件S25的一端分别与电感L2的一端和双向型开关器件S27的一端相连，双向型开关器件S25的另一端分别与变压器T2副边的同名端和双向型开关器件S26的一端相连，双向型开关器件S27的另一端分别与变压器T2的异名端和双向型开关器件S28的一端相连，电感L2的另一端分别与二极管D2的阳极和逆导型开关器件TS2的漏极相连，二极管D2的负极与电解电容E2的正极相连，电解电容E2的负极分别与逆导型开关器件TS2的源极、双向型开关器件S26的另一端和双向型开关器件S28的另一端相连；
双向型开关器件S19的一端分别与C相电压输入端的一端和双向型开关器件S111的一端相连，双向型开关器件S19的另一端分别与双向型开关器件S110的一端和变压器T3的同名端相连，双向型开关器件S111的另一端分别与双向型开关器件S112的一端和变压器T3的异名端相连，双向型开关器件S112的另一端分别与双向型开关器件S110的另一端和C相电压输入端的另一端相连；
双向型开关器件S29的一端分别与电感L3的一端和双向型开关器件S211的一端相连，双向型开关器件S29的另一端分别与变压器T3副边的同名端和双向型开关器件S210的一端相连，双向型开关器件S211的另一端分别与变压器T3的异名端和双向型开关器件S212的一端相连，电感L3的另一端分别与二极管D3的阳极和逆导型开关器件TS3的漏极相连，二极管D3的负极与电解电容E3的正极相连，电解电容E3的负极分别与逆导型开关器件TS3的源极、双向型开关器件S210的另一端和双向型开关器件S212的另一端相连。
本实例中上述各个元器件的选型可以优选为：
双向型开关器件(S11-S112)：600V，30A；
双向型开关器件(S21-S212)：600V，30A；
逆导型开关器件(TS1-TS3)：600V，30A；
电感L1-L3：1.0mH，20A，用于储能；
功率二极管(D1-D3)：600V，30A/100℃，用于整流；
电解电容E1-E3：450V，3x680μF，用于储能。
整个电路具体工作时：
输入的三相交流相电压为星型连接，每相的AC-DC电力变换器独立，输出电压并联。以A相电压为例，单相交流输入电压与期望输入电流波形如图2(a)所示，图中，ui表示输入电压，ii表示输入电流。4个双向型开关器件S11、S12、S13和S14构成高频交流斩波电路，对输入A相电压进行高频斩波。双向型开关器件S11、S12、S13和S14的PWM驱动信号波形如图2(b)所示。当A相电压的上半波加到所述电路上时，控制S11和S14接通的同时S12和S13断开，变压器T1原边两端承受正向电压，控制S12和S13接通的同时S11和S14断开，变压器T1原边两端承受反向电压，在S11-S14的门极按照一定规律施加高频驱动信号，A相电压的上半波将成为具有正弦轮廓的高频交流电压；同理，当A相电压的下半波加到所述电路上时，控制S11和S14接通的同时S12和S13断开，变压器T1原边两端承受反向电压，控制S12和S13接通的同时S11和S14断开，变压器T1原边两端承受正向电压，在S11-S14的门极按照一定规律施加高频驱动信号，A相交流电压的下半波将成为具有正弦轮廓的与上半波刚好上下颠倒的高频交流电。经过变压器T1，电压幅值发生了改变，实现了交流调压功能。高频交流斩波电路输出即变压器初级电压波形如图2(c)所示，图中，up表示变压器T1初级电压。由变压器副边输出的交流电压与高频斩波得到的交流电压频率和相角完全相同，只是幅值有所改变。变压器次级电压波形如图2(d)所示，图中，us表示变压器T1次级电压。接着由双向型开关器件S21-S24组成的整流电路对其进行整流，双向型开关器件S21、S22、S23和S24的PWM驱动信号波形如图2(e)所示。当正向电压施加到整流电路上时，控制双向型开关器件S21和S24开通，同时控制S22和S23关断，整流电路将输出正向电压；当反相电压施加到整流电路上时，控制双向型开关器件S22和S23开通，同时控制S21和S24关断，整流电路同样输出正向电压，得到正弦半波电压。整流电路输出电压波形如图2(f)所示，图中，uo1表示整流电路输出电压。之后校正电路(电感L1、二极管D1、逆导型开关TS1和电解电容E1)采用控制策略使电感电流相位跟踪整流后得到的正弦半波电压，力图使电流与电压同相位，以使功率因数尽可能接近1，也就保证了电网输入端的功率因数接近1。校正电路输出电压波形如图2(g)所示，图中，u。2表示隔离型三相AC-DC变换器的输出电压。B相和C相的AC-DC变换器工作模式跟A相完全一样。经由三组独立的AC-DC变换器进行电力变换，输出端得到三组独立的直流电压，最后将三个直流电压并联在一起，可以进一步提高电流输出能力。
本发明可用于体积重量小、输入输出端隔离、输出电流大、对功率因数要求较高的AC-DC电力变换应用场合。通过使用变压器得以进行升降压变换，同时实现了输入端和输出端的电气隔离；对输入电压的高频交流斩波减小了变压器的体积和重量；在整流后添加校正模块实现了电流跟踪电压，使输入端对电网的谐波污染大大减小；将三相直流电压并联起来，提高了电流输出能力，提高了整个电路的带负载能力。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (5)

1.一种隔离型三相AC-DC变换器，其特征在于，包括三组独立的高频交流斩波电路、三组独立的整流电路和三组独立的校正电路；其中，三组独立的高频交流斩波电路的输入端分别与三相交流相电压连接，三组独立的高频交流斩波电路的输出端分别与三组独立的整流电路的输入端连接，三组独立的整流电路的输出端分别与三组独立的校正电路的输入端连接，三组独立的校正电路的输出端连接至用于产生三相交流相电压的交流电网。
2.根据权利要求1所述的隔离型三相AC-DC变换器，其特征在于，所述三相交流相电压为星型连接。
3.根据权利要求1所述的隔离型三相AC-DC变换器，其特征在于，所述三组独立的高频交流斩波电路结构包括：双向型开关器件S11、双向型开关器件S12、双向型开关器件S13、双向型开关器件S14、双向型开关器件S15、双向型开关器件S16、双向型开关器件S17、双向型开关器件S18、双向型开关器件S19、双向型开关器件S110、双向型开关器件S111和双向型开关器件S112，变压器T1、变压器T2和变压器T3；其中：
双向型开关器件S11、双向型开关器件S12、双向型开关器件S13和双向型开关器件S14与变压器T1构成A相高频交流斩波电路，双向型开关器件S11的一端与三相交流相电压中的A相电压的输入端的一端相连，双向型开关器件S11的另一端与双向型开关器件S12的一端相连，双向型开关器件S12的另一端与A相电压的输入端的另一端零线相连，双向型开关器件S13的一端与双向型开关器件S11和A相电压的连接点相连，双向型开关器件S13的另一端与双向型开关器件S14的一端相连，双向型开关器件S14的另一端与双向型开关器件S12和A相电压的连接点即零线相连，变压器T1的同名端与双向型开关器件S11和双向型开关器件S12的连接点相连，变压器T1的异名端与双向型开关器件S13和双向型开关器件S14的连接点相连；
双向型开关器件S15、双向型开关器件S16、双向型开关器件S17和双向型开关器件S18与变压器T2构成B相高频交流斩波电路，双向型开关器件S15的一端与三相交流相电压中的B相电压的输入端的一端相连，双向型开关器件S15的另一端与双向型开关器件S16的一端相连，双向型开关器件S16的另一端与B相电压的输入端的另一端零线相连，双向型开关器件S17的一端与双向型开关器件S15和B相电压的连接点相连，双向型开关器件S17的另一端与双向型开关器件S18的一端相连，双向型开关器件S18的另一端与双向型开关器件S16和B相电压的连接点即零线相连，变压器T2的同名端与双向型开关器件S15和双向型开关器件S16的连接点相连，变压器T2的异名端与双向型开关器件S17和双向型开关器件S18的连接点相连；
双向型开关器件S19、双向型开关器件S110、双向型开关器件S111和S112与变压器T3构成C相高频交流斩波电路，双向型开关器件S19的一端与三相交流相电压中的C相电压的输入端的一端相连，双向型开关器件S19的另一端与双向型开关器件S110的一端相连，双向型开关器件S110的另一端与C相电压的输入端的另一端零线相连，双向型开关器件S111的一端与双向型开关器件S19和C相电压的连接点相连，双向型开关器件S111的另一端与双向型开关器件S112的一端相连，双向型开关器件S112的另一端与双向型开关器件S110和C相电压的连接点即零线相连，变压器T3的同名端与双向型开关器件S19和双向型开关器件S110的连接点相连，变压器T3的异名端与双向型开关器件S111和双向型开关器件S112的连接点相连。
4.根据权利要求3所述的隔离型三相AC-DC变换器，其特征在于，所述三组独立的整流电路结构包括：双向型开关器件S21、双向型开关器件S22、双向型开关器件S23、双向型开关器件S24、双向型开关器件S25、双向型开关器件S26、双向型开关器件S27、双向型开关器件S28、双向型开关器件S29、双向型开关器件S210、双向型开关器件S211和双向型开关器件S212；其中：
双向型开关器件S21、双向型开关器件S22、双向型开关器件S23和双向型开关器件S24构成A相整流电路，双向型开关器件S21的一端与变压器T1副边的同名端相连，双向型开关器件S21的另一端与双向型开关器件S23的一端相连，双向型开关器件S22的一端与双向型开关器件S21和变压器T1副边的同名端的连接点相连，双向型开关器件S22的另一端与双向型开关器件S24的一端相连，双向型开关器件S23的另一端与双向型开关器件S24的另一端相连，变压器T1副边的异名端与双向型开关器件S23和双向型开关器件S24的连接点相连；
双向型开关器件S25、双向型开关器件S26、双向型开关器件S27和双向型开关器件S28构成B相整流电路，双向型开关器件S25的一端与变压器T2副边的同名端相连，双向型开关器件S25的另一端与双向型开关器件S27的一端相连，双向型开关器件S26的一端与双向型开关器件S25和变压器T2副边的同名端的连接点相连，双向型开关器件S26的另一端与双向型开关器件S28的一端相连，双向型开关器件S27的另一端与双向型开关器件S28的另一端相连，变压器T2副边的异名端与双向型开关器件S27和双向型开关器件S28的连接点相连；
双向型开关器件S29、双向型开关器件S210、双向型开关器件S211和双向型开关器件S212构成C相整流电路，双向型开关器件S29的一端与变压器T3副边的同名端相连，双向型开关器件S29的另一端与双向型开关器件S211的一端相连，双向型开关器件S210的一端与双向型开关器件S29和变压器T3副边的同名端的连接点相连，双向型开关器件S210的另一端与双向型开关器件S212的一端相连，双向型开关器件S211的另一端与双向型开关器件S212的另一端相连，变压器T3副边的异名端与双向型开关器件S211和双向型开关器件S212的连接点相连。
5.根据权利要求4所述的隔离型三相AC-DC变换器，其特征在于，所述三组独立的校正电路结构包括：电感L1、电感L2和电感L3，逆导型开关器件TS1、逆导型开关器件TS2和逆导型开关器件TS3，二极管D1、二极管D2和二极管D3，电解电容E1、电解电容E2和电解电容E3；其中：
电感L1、逆导型开关器件TS1、二极管D1和电解电容E1构成A相校正电路，电感L1的一端与双向型开关器件S21和双向型开关器件S23的连接点相连，电感L1的另一端与逆导型开关器件TS1的漏极相连，逆导型开关器件TS1的源极与双向型开关器件S22和双向型开关器件S24的连接点相连，二极管D1的阳极与电感L1和逆导型开关器件TS1的连接点相连，电解电容E1的正极与二极管D1的负极相连，电解电容E1的负极与逆导型开关器件TS1的源极相连；
电感L2、逆导型开关器件TS2、二极管D2和电解电容E2构成B相校正电路，电感L2的一端与双向型开关器件S25和双向型开关器件S27的连接点相连，电感L2的另一端与逆导型开关器件TS2的漏极相连，逆导型开关器件TS2的源极与双向型开关器件S26和双向型开关器件S28的连接点相连，二极管D2的阳极与电感L2和逆导型开关器件TS2的连接点相连，电解电容E2的正极与二极管D2的负极相连，电解电容E2的负极与逆导型开关器件TS2的源极相连；
电感L3、逆导型开关器件TS3、二极管D3和电解电容E3构成C相校正电路，电感L3的一端与双向型开关器件S29和双向型开关器件S211的连接点相连，电感L3的另一端与逆导型开关器件TS3的漏极相连，逆导型开关器件TS3的源极与双向型开关器件S210和双向型开关器件S212的连接点相连，二极管D3的阳极与电感L3和逆导型开关器件TS3的连接点相连，电解电容E3的正极与二极管D3的负极相连，电解电容E3的负极与逆导型开关器件TS3的源极相连。
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