CN109713917A - 整流装置及整流控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种整流装置及整流控制方法，整流装置包括依次电耦合的三相电压源、储能电感、单元电路模块和DC/DC变换器，三相电压源包括第一输出端子、第二输出端子和第三输出端子；储能电感包括第一储能电感、第二储能电感和第三储能电感；单元电路模块包括第一单元电路模块、第二单元电路模块和第三单元电路模块，每个单元电路模块包括一个输入端口和N个输出端口，每个单元电路模块的每个输出端口对应一个DC/DC变换器，每个DC/DC变换器包括一个输入端口和一个输出端口。

Description

整流装置及整流控制方法

技术领域

本发明涉及整流变换领域，尤其涉及一种整流装置及整流控制方法。

背景技术

为提升电网质量，开关电源输入侧通常采用功率因数校正装置降低谐波干扰，提升功率因数。三相整流器采用的功率因数校正电路有很多种，通常分为升压型和降压型两种，升压型又分为六开关升压(BOOST)变换器和维也纳整流器两种，降压型则分为六开关降压(BUCK)变换器和Swiss整流器两种。

六开关的Boost或Buck整流器开关器件应力较高，高压器件开关损耗和导通损耗都比较大，而且较高的电压在电感上产生较大的伏秒，因此这两种拓扑的升压电感体积比较大，总的来说这两种电路转换效率和功率密度都不高，Swiss整流器是降压型整流器，其器件数比较多，而且电压应力也比较高，应用比较少。维也纳整流器是一种三电平变换器，相比六开关变换器，有源开关器件应力降低了一半，升压电感的体积也缩小不少，是现有方案中应用比较多的一种，但是其升压二极管仍然有较高的电压应力，反向恢复损耗很大，效率和功率密度都不是很理想。

发明内容

本发明提供了一种整流装置及整流控制方法，以至少解决相关技术中整流器开关器件应力较高的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种整流装置，包括依次电耦合的三相电压源、储能电感、单元电路模块和DC/DC变换器，其中，所述三相电压源包括第一输出端子、第二输出端子和第三输出端子；所述储能电感包括第一储能电感、第二储能电感和第三储能电感，每个所述储能电感包括第一端子和第二端子；所述单元电路模块包括第一单元电路模块、第二单元电路模块和第三单元电路模块，每个所述单元电路模块为一个多端口网络，包括一个输入端口和N个输出端口，所述输入端口包括第一输入端子和第二输入端子，每个输出端口包括第一输出端子和第二输出端子；每个单元电路模块的每个输出端口对应一个DC/DC变换器，每个所述DC/DC变换器为一个二端口网络，包括一个输入端口和一个输出端口，所述输入端口包括第一输入端子和第二输入端子，所述输出端口包括第一输出端子和第二输出端子。

在一实施例中，所述三相电压源，储能电感，单元电路模块之间为星型连接，其中，所述三相电压源的第一输出端子与第一储能电感的第一端子相连，所述第一储能电感的第二端子与第一单元电路模块的第一输入端子相连；所述三相电压源的第二输出端子与第二储能电感的第一端子相连，所述第二储能电感的第二端子与第二单元电路模块的第一输入端子相连；所述三相电压源的第三输出端子与第三储能电感的第一端子相连，所述第三储能电感的第二端子与第三单元电路模块的第一输入端子相连；

所述第一单元电路模块的第二输入端子、第二单元电路模块的第二输入端子和第三单元电路模块的第二输入端子连接于一点。

在一实施例中，所述三相电压源，储能电感，单元电路模块之间为三角型连接，其中，所述三相电压源的第一输出端子与第一储能电感的第一端子相连，所述第一储能电感的第二端子与第一单元电路模块的第一输入端子相连；所述三相电压源的第二输出端子与第二储能电感的第一端子相连，所述第二储能电感的第二端子与第二单元电路模块的第一输入端子相连；所述三相电压源的第三输出端子与第三储能电感的第一端子相连，所述第三储能电感的第二端子与第三单元电路模块的第一输入端子相连；所述第一单元电路模块的第二输入端子、第二单元电路模块的第二输入端子和第三单元电路模块的第二输入端子连接于一点。

在一实施例中，所述单元电路模块包括N个串联的单元电路，每个所述单元电路为一个二端口网络，所述单元电路的第一输入端子和第二输入端子构成所述单元电路的输入端口，所述单元电路的第一输出端子和第二输出端子构成所述单元电路的输出端口，其中，第一个单元电路的第一输入端子作为所述单元电路模块的第一输入端子，第N个单元电路的第二输入端子作为所述单元电路模块的第二输入端子；从第一个单元电路至第N个单元电路，前一个单元电路的第二输入端子与后一个单元电路的第一输入端子相连；每个单元电路的输出端口作为所述单元电路模块的输出端口。

在一实施例中，每个单元电路的输出端口的第一输出端子、第二输出端子分别与对应的DC/DC变换器的输入端口的第一输入端子、第二输入端子相连接。

在一实施例中，所有DC/DC变换器的第一输出端子连接于一点，所有DC/DC变换器的第二输出端子连接于一点。

在一实施例中，每个单元电路包括4个开关和一个电容，每个开关包括第一端子和第二端子，其中，第一开关的第二端子与第二开关第一端子相连组成第一桥臂，第一开关和第二开关相连的公共端子作为第一桥臂的中点，第一开关的第一端子作为第一桥臂的第一端子，第二开关的第二端子作为第一桥臂的第二端子；第三开关的第二端子与第四开关的第一端子相连组成第二桥臂，第三开关和第四开关相连的公共端子作为第二桥臂的中点，第三开关的第一端子作为第二桥臂的第一端子，第四开关的第二端子作为第二桥臂的第二端子；所述第一桥臂的第一端子、所述第二桥臂的第一端子与所述电容的第一端子相连，该公共连接端作为单元电路的第一输出端子，所述第一桥臂的第二端子、所述第二桥臂的第二端子与电容的第二端子相连，该公共连接端作为单元电路的第二输出端子，所述第一桥臂的中点作为单元电路的第一输入端子，所述第二桥臂的中点作为单元电路的第二输入端子。

在一实施例中，所述单元电路的第一开关、第二开关、第三开关和第四开关都是全控型有源开关器件；或者，所述单元电路的第一开关和第二开关为二极管，第三开关和第四开关为全控型有源开关器件。

在一实施例中，所述DC/DC变换器为半桥LLC变换器，其谐振电容由并联于半桥开关的串联电容桥臂组成；或者，所述DC/DC变换器为全桥LLC变换器。

在一实施例中，所述DC/DC变换器的变压器副边采用以下方式之一：二极管全桥整流方式、有源开关器件全桥同步整流方式、星型连接方式、倍压整流方式。

本发明实施例还提供了一种基于上述实施例中的整流装置的整流控制方法，包括：计算所述单元电路模块的输出电压的电压误差，并根据所述电压误差获得电流环的参考电流；根据所述参考电流和采样得到的电感电流得到电流误差，并根据所述电流误差获得电流环的控制占空比；根据输入电压和单元电路模块的输出电压获得前馈的控制占空比；根据电路模块的输出电压获得控制单元电路输出电压均衡的均压控制占空比；根据所述电流环的占空比、前馈控制占空比和均压控制占空比获得单元电路总的占空比，并根据所述单元电路总的占空比控制单元电路的开关，以进行功率因素校正和单元电路输出电压均衡。

在一实施例中，计算所述单元电路模块的输出电压的电压误差，并根据所述电压误差获得电流环的参考电流，包括：将三个单元电路模块的输出电压滤波之后求平均，得到输出电压的平均值，然后再与给定的参考电压相减，得到电压误差，电压误差再通过电压环补偿器，得到电流，然后再分别与三相输入电压的相角相乘，分别得到三相的电流环的参考电流。

在一实施例中，根据所述参考电流和采样得到的电感电流得到电流误差，并根据所述电流误差获得电流环的控制占空比，包括：将得到的三相的三个参考电流分别与采样得到的三相的实际电感电流相减，得到三个电流误差，再通过电流环补偿器得到电流环的控制占空比。

在一实施例中，根据输入电压和单元电路模块的输出电压获得前馈的控制占空比，包括：将三相的输入电压与三个单元电路模块的输出电压平均值相互作用，得到三个前馈的控制占空比。

在一实施例中，根据电路模块的输出电压获得控制单元电路输出电压均衡的均压控制占空比，包括：将三个单元电路模块的输出电压送入均压控制策略单元，得到控制三个单元电路输出电压均衡的均压控制占空比。

在一实施例中，根据所述电流环的占空比、前馈控制占空比和均压控制占空比获得单元电路总的占空比，并根据所述单元电路总的占空比控制单元电路的开关，包括：将得到的电流环的占空比、前馈控制占空比和均压控制占空比相加，分别得到三个单元电路的总的占空比，然后将三个单元电路总的占空比送入执行机构，以控制三个单元电路的开关。

在一实施例中，所述的单元电路模块中还包括N个串联交错的图腾柱单元，所述图腾柱单元之间各功率单元的开关周期相同，脉宽调制信号的大小相同，相位依次交错2π/N。

在一实施例中，所述图腾柱单元包含一对高频臂和一对低频臂，高频臂的脉宽调制信号互补，大小由单元电路模块的总占空比确定，低频臂为工频信号，由各相的输入电压的大小和方向确定。

在本发明的上述实施例中，提供了一种模块化的整流装置，用单相模块组合成三相整流器，降低了三相整流器的器件应力以及导通阻抗和开关损耗，同时，降低了电感的体积，提升了转换效率和整机功率密度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的星型连接三相整流器示意图；

图2是根据本发明实施例的三角型连接三相整流器示意图；

图3是根据本发明实施例一的星型连接三相整流器电路示意图；

图4是根据本发明实施例二的星型连接三相整流器电路示意图；

图5是根据本发明实施例三的星型连接三相整流器电路示意图；

图6是根据本发明实施例四的星型连接三相整流器电路示意图；

图7是根据本发明实施例五的星型连接三相整流器电路示意图；

图8是根据本发明实施例六的星型连接三相整流器电路示意图；

图9是根据本发明实施例七的三角型连接三相整流器电路示意图；

图10是根据本发明实施例八的三角型连接三相整流器电路示意图；

图11是根据本发明实施例九的三角型连接三相整流器电路示意图；

图12是根据本发明实施例十的三角型连接三相整流器电路示意图；

图13是根据本发明实施例十一的三角型连接三相整流器电路示意图；

图14是根据本发明实施例十二的三角型连接三相整流器电路示意图

图15是根据本发明实施例的整流控制环路示意图；

图16是根据本发明实施例的整流控制发波示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本发明实施例提供了一种星型连接三相整流器，图1是根据本发明实施例的星型连接三相整流器示意图，如图1所示，该三相整流器包括：三相电压源、单元电路模块、储能电感和DC/DC变换器。

三相电压源拥有a、b、c三个输出端子，单元电路模块是一个多端口网络，包括一个输入端口和N个输出端口(N>0)，输入端口包括第一和第二输入端子，第K个输出端口包括K1和K2两个端子，同理第N个端口包括N1和N2两个端子。储能电感包括第一和第二两个端子，DC/DC变换器也是一个二端口网络，包括第一和第二输入端子，第一和第二输出端子。

所述单元电路模块由N个模块化单元电路串联组成，第一个模块化单元电路的第二输入端子与第二个模块化单元电路的第一输入端子相连，第k个模块化单元电路的第二输入端子与第k+1个模块化单元电路的第一输入端子相连。第一个模块化单元电路的第一输入端子作为单元电路模块的第一输入端子，第N个模块化单元电路的第二输入端子作为单元电路模块的第二输入端子，第一个模块化单元电路的第一输出端子称为单元电路模块的输出端子11，第一个模块化单元电路的第二输出端子称为单元电路模块的输出端子12，同理第k个模块化单元电路的第一输出端子称为单元电路模块的输出端子k1，第k个模块化单元电路的第二输出端子称为单元电路模块的输出端子k2，直至第n个模块化单元电路的第一输出端子称为单元电路模块的输出端子n1，第n个模块化单元电路的第二输出端子称为单元电路模块的输出端子n2。

所述模块化单元电路是一个二端口网络，第一输入端子和第二输入端子构成输入端口，第一输出端子和第二输出端子构成输出端口。

第一单元电路模块的11端子与DC/DC变换器a1的第一输入端子相连，第一单元电路模块的12端子与DC/DC变换器a1的第二输入端子相连。第一单元电路模块的K1端子与DC/DC变换器ak的第一输入端子相连，第一单元电路模块的K2端子与DC/DC变换器ak的第二输入端子相连，同理第一单元电路模块的第N1端子与DC/DC变换器an的第一输入端子相连，第一单元电路模块的N2端子与DC/DC变换器an的第二输入端子相连。

第二单元电路模块的11端子与DC/DC变换器b1的第一输入端子相连，第二单元电路模块的12端子与DC/DC变换器b1的第二输入端子相连。第二单元电路模块的K1端子与DC/DC变换器bk的第一输入端子相连，第二单元电路模块的K2端子与DC/DC变换器bk的第二输入端子相连，同理第二单元电路模块的第N1端子与DC/DC变换器bn的第一输入端子相连，第二单元电路模块的N2端子与DC/DC变换器bn的第二输入端子相连。

第三单元电路模块的11端子与DC/DC变换器c1的第一输入端子相连，第三单元电路模块的12端子与DC/DC变换器c1的第二输入端子相连。第三单元电路模块的K1端子与DC/DC变换器ck的第一输入端子相连，第三单元电路模块的K2端子与DC/DC变换器ck的第二输入端子相连，同理第三单元电路模块的第N1端子与DC/DC变换器cn的第一输入端子相连，第三单元电路模块的N2端子与DC/DC变换器cn的第二输入端子相连。

所述DC/DC变换器a1～an，b1～bn，c1～cn的第一输出端子连接于一点，所述DC/DC变换器a1～an，b1～bn，c1～cn的第二输出端子连接于一点。

所述三相电压源，储能电感，单元电路模块按照如下星型连接方式：

三相电压源a端子与第一储能电感的第一端子相连，所述第一储能电感的第二端子与第一单元电路模块的第一输入端子相连。所述三相电压源b端子与第二储能电感的第一端子相连，所述第二储能电感的第二端子与第二单元电路模块的第一输入端子相连。所述三相电压源c端子与第三储能电感的第一端子相连，所述第三储能电感的第二端子与第三单元电路模块的第一输入端子相连，所述第一单元电路模块，第二单元电路模块和第三单元电路模块的第二输入端子连接于一点。

如图2所示，本发明实施例还提供了一种三角型连接三相整流器。在本实施例中，三相整流器的组成器件与前文中的星型连接的三相整流器相同，同样包括三相电压源、单元电路模块、储能电感和DC/DC变换器，区别仅在于连接方式的不同，在本实施例中，采用了三角型的连接方式，具体的连接方式如下：

三相电压源a端子与第一储能电感的第一端子相连，所述第一储能电感的第二端子与第一单元电路模块的第一输入端子相连，所述第一单元电路模块的第二输入端子与所述三相电压源b端子相连；所述三相电压源b端子与第二储能电感的第一端子相连，所述第二储能电感的第二端子与第二单元电路模块的第一输入端子相连，所述第二单元电路模块的第二输入端子与所述三相电压源c端子相连；所述三相电压源c端子与第三储能电感的第一端子相连，所述第三储能电感的第二端子与第三单元电路模块的第一输入端子相连，所述第三单元电路模块的第二输入端子与所述三相电压源a端子相连。

实施例一

在本实施例中提供了星型连接的三相整流器，如图3所示，该三相整流器包括：三相电压源、单元电路模块、储能电感和DC/DC变换器。

三相电压源拥有三个输出端子，分别标为a、b、c。单元电路模块是一个多端口网络，包括一个输入端口和N个输出端口(N>0)，输入端口包括第一和第二输入端子，第K个输出端口包括K1和K2两个端子，同理第N个端口包括N1和N2两个端子。储能电感包括第一和第二两个端子，DC/DC变换器也是一个二端口网络，包括第一和第二输入端子，第一和第二输出端子。

三相电压源a端子与第一储能电感的第一端子相连，所述第一储能电感的第二端子与第一单元电路模块的第一输入端子相连。所述三相电压源b端子与第二储能电感的第一端子相连，所述第二储能电感的第二端子与第二单元电路模块的第一输入端子相连。所述三相电压源c端子与第三储能电感的第一端子相连，所述第三储能电感的第二端子与第三单元电路模块的第一输入端子相连，所述第一单元电路模块，第二单元电路模块和第三单元电路模块的第二输入端子连接于一点。

所述单元电路模块由N个模块化的单元电路串联组成，第一个模块化单元电路的第二输入端子与第二个模块化单元电路的第一输入端子相连，第k个模块化单元电路的第二输入端子与第k+1个模块化单元电路的第一输入端子相连。第一个模块化单元电路的第一输入端子作为单元电路模块的第一输入端子，第N个模块化单元电路的第二输入端子作为单元电路模块的第二输入端子，第一个模块化单元电路的第一输出端子称为单元电路模块的输出端子11，第一个模块化单元电路的第二输出端子称为单元电路模块的输出端子12，同理第k个模块化单元电路的第一输出端子称为单元电路模块的输出端子k1，第k个模块化单元电路的第二输出端子称为单元电路模块的输出端子k2，直至第n个模块化单元电路的第一输出端子称为单元电路模块的输出端子n1，第n个模块化单元电路的第二输出端子称为单元电路模块的输出端子n2。

所述模块化单元电路是一个二端口网络，第一输入端子和第二输入端子构成输入端口，第一输出端子和第二输出端子构成输出端口。

第一单元电路模块的11端子与DC/DC变换器a1的第一输入端子相连，第一单元电路模块的12端子与DC/DC变换器a1的第二输入端子相连。第一单元电路模块的K1端子与DC/DC变换器ak的第一输入端子相连，第一单元电路模块的K2端子与DC/DC变换器ak的第二输入端子相连，同理第一单元电路模块的第N1端子与DC/DC变换器an的第一输入端子相连，第一单元电路模块的N2端子与DC/DC变换器an的第二输入端子相连。

第二单元电路模块的11端子与DC/DC变换器b1的第一输入端子相连，第二单元电路模块的12端子与DC/DC变换器b1的第二输入端子相连。第二单元电路模块的K1端子与DC/DC变换器bk的第一输入端子相连，第二单元电路模块的K2端子与DC/DC变换器bk的第二输入端子相连，同理第二单元电路模块的第N1端子与DC/DC变换器bn的第一输入端子相连，第二单元电路模块的N2端子与DC/DC变换器bn的第二输入端子相连。

第三单元电路模块的11端子与DC/DC变换器c1的第一输入端子相连，第三单元电路模块的12端子与DC/DC变换器c1的第二输入端子相连。第三单元电路模块的K1端子与DC/DC变换器ck的第一输入端子相连，第三单元电路模块的K2端子与DC/DC变换器ck的第二输入端子相连，同理第三单元电路模块的第N1端子与DC/DC变换器cn的第一输入端子相连，第三单元电路模块的N2端子与DC/DC变换器cn的第二输入端子相连。

所述DC/DC变换器为半桥LLC变换器，其谐振电容由并联于半桥开关的串联电容桥臂组成，其副边采用二极管全桥整流方式。

所述模块化单元电路包括4个开关和一个电容，第一开关的第二端子与第二开关第一端子相连组成第一桥臂，第一开关和第二开关相连的公共端子称为第一桥臂的中点，第一开关的第一端子称为第一桥臂的第一端子，第二开关的第二端子称为第一桥臂的第二端子。第三开关的第二端子与第四开关的第一端子相连组成第二桥臂，第三开关和第四开关相连的公共端子称为第二桥臂的中点，第三开关的第一端子称为第二桥臂的第一端子，第四开关的第二端子称为第二桥臂的第二端子。所述第一桥臂第一端子，所述第二桥臂第一端子与电容第一端子相连，此公共连接端称为单元电路第一输出端。所述第一桥臂的第二端子，所述第二桥臂的第二端子与电容第二端子相连，此公共连接端称为单元电路第二输出端。所述第一桥臂中点称为单元电路的第一输入端，所述第二桥臂中点称为单元电路的第二输入端。

所述模块化单元电路的第一开关，第二开关，第三开关和第四开关都是全控型有源开关器件，如MOSFET，IGBT等。

实施例二

本实施例是基于实施例一的改进，如图4所示，在实施例中，三相整流器所采用的器件与实施例一相同，三相电压源、单元电路模块、储能电感和DC/DC变换器之间同样是采用星型连接，区别仅在于，单元电路中的第一开关和第二开关为二极管，而第三开关和第四开关是全控型有源开关器件，例如MOSFET，IGBT等。

实施例三

本实施例也是基于实施例一的改进，如图5所示，在实施例中，三相整流器所采用的器件与实施例一相同，三相电压源、单元电路模块、储能电感和DC/DC变换器之间同样是采用星型连接，区别仅在于，所述DC/DC变换器的变压器副边采用有源开关器件全桥同步整流方式。

实施例四

本实施例也是基于实施例一的改进，如图6所示，在实施例中，三相整流器所采用的器件与实施例一相同，三相电压源、单元电路模块、储能电感和DC/DC变换器之间同样是采用星型连接，区别仅在于，所述DC/DC变换器为全桥LLC变换器，其副边采用二极管全桥整流方式。

实施例五

本实施例也是基于实施例一的改进，如图7所示，在实施例中，三相整流器所采用的器件与实施例一相同，三相电压源、单元电路模块、储能电感和DC/DC变换器之间同样是采用星型连接，区别仅在于，所述DC/DC变换器的变压器副边采用星型连接方式。

实施例六

本实施例也是基于实施例一的改进，如图8所示，在实施例中，三相整流器所采用的器件与实施例一相同，三相电压源、单元电路模块、储能电感和DC/DC变换器之间同样是采用星型连接，区别仅在于，所述DC/DC变换器的变压器副边采用倍压整流方式。

实施例七

在本实施例中提供了三角型连接的三相整流器，如图9所示，该三相整流器包括：三相电压源、单元电路模块、储能电感和DC/DC变换器。

三相电压源拥有三个输出端子，分别标为a、b、c。单元电路模块是一个多端口网络，包括一个输入端口和N个输出端口(N>0)，输入端口包括第一和第二输入端子，第K个输出端口包括K1和K2两个端子，同理第N个端口包括N1和N2两个端子。储能电感包括第一和第二两个端子，DC/DC变换器也是一个二端口网络，包括第一和第二输入端子，第一和第二输出端子。

三相电压源a端子与第一储能电感的第一端子相连，所述第一储能电感的第二端子与第一单元电路模块的第一输入端子相连，所述第一单元电路模块的第二输入端子与所述三相电压源b端子相连；所述三相电压源b端子与第二储能电感的第一端子相连，所述第二储能电感的第二端子与第二单元电路模块的第一输入端子相连，所述第二单元电路模块的第二输入端子与所述三相电压源c端子相连；所述三相电压源c端子与第三储能电感的第一端子相连，所述第三储能电感的第二端子与第三单元电路模块的第一输入端子相连，所述第三单元电路模块的第二输入端子与所述三相电压源a端子相连。

所述单元电路模块由N个模块化单元电路串联组成，第一个模块化单元电路的第二输入端子与第二个模块化单元电路的第一输入端子相连，第k个模块化单元电路的第二输入端子与第k+1个模块化单元电路的第一输入端子相连。第一个模块化单元电路的第一输入端子作为单元电路模块的第一输入端子，第N个模块化单元电路的第二输入端子作为单元电路模块的第二输入端子，第一个模块化单元电路的第一输出端子称为单元电路模块的输出端子11，第一个模块化单元电路的第二输出端子称为单元电路模块的输出端子12，同理第k个模块化单元电路的第一输出端子称为单元电路模块的输出端子k1，第k个模块化单元电路的第二输出端子称为单元电路模块的输出端子k2，直至第n个模块化单元电路的第一输出端子称为单元电路模块的输出端子n1，第n个模块化单元电路的第二输出端子称为单元电路模块的输出端子n2。

所述模块化单元电路是一个二端口网络，第一输入端子和第二输入端子构成输入端口，第一输出端子和第二输出端子构成输出端口。

第一单元电路模块的11端子与DC/DC变换器a1的第一输入端子相连，第一单元电路模块的12端子与DC/DC变换器a1的第二输入端子相连。第一单元电路模块的K1端子与DC/DC变换器ak的第一输入端子相连，第一单元电路模块的K2端子与DC/DC变换器ak的第二输入端子相连，同理第一单元电路模块的第N1端子与DC/DC变换器an的第一输入端子相连，第一单元电路模块的N2端子与DC/DC变换器an的第二输入端子相连。

第二单元电路模块的11端子与DC/DC变换器b1的第一输入端子相连，第二单元电路模块的12端子与DC/DC变换器b1的第二输入端子相连。第二单元电路模块的K1端子与DC/DC变换器bk的第一输入端子相连，第二单元电路模块的K2端子与DC/DC变换器bk的第二输入端子相连，同理第二单元电路模块的第N1端子与DC/DC变换器bn的第一输入端子相连，第二单元电路模块的N2端子与DC/DC变换器bn的第二输入端子相连。

第三单元电路模块的11端子与DC/DC变换器c1的第一输入端子相连，第三单元电路模块的12端子与DC/DC变换器c1的第二输入端子相连。第三单元电路模块的K1端子与DC/DC变换器ck的第一输入端子相连，第三单元电路模块的K2端子与DC/DC变换器ck的第二输入端子相连，同理第三单元电路模块的第N1端子与DC/DC变换器cn的第一输入端子相连，第三单元电路模块的N2端子与DC/DC变换器cn的第二输入端子相连。

所述DC/DC变换器为半桥LLC变换器，其谐振电容由并联于半桥开关的串联电容桥臂组成，其副边采用二极管全桥整流方式。

所述模块化单元电路包括4个开关和一个电容，第一开关的第二端子与第二开关第一端子相连组成第一桥臂，第一开关和第二开关相连的公共端子称为第一桥臂的中点，第一开关的第一端子称为第一桥臂的第一端子，第二开关的第二端子称为第一桥臂的第二端子。第三开关的第二端子与第四开关的第一端子相连组成第二桥臂，第三开关和第四开关相连的公共端子称为第二桥臂的中点，第三开关的第一端子称为第二桥臂的第一端子，第四开关的第二端子称为第二桥臂的第二端子。所述第一桥臂第一端子，所述第二桥臂第一端子与电容第一端子相连，此公共连接端称为单元电路第一输出端。所述第一桥臂的第二端子，所述第二桥臂的第二端子与电容第二端子相连，此公共连接端称为单元电路第二输出端。所述第一桥臂中点称为单元电路的第一输入端，所述第二桥臂中点称为单元电路的第二输入端。

所述模块化单元电路的第一开关，第二开关，第三开关和第四开关都是全控型有源开关器件，如MOSFET，IGBT等。

实施例八

本实施例是基于实施例二的改进，如图10所示，在实施例中，三相整流器所采用的器件与实施例二相同，三相电压源、单元电路模块、储能电感和DC/DC变换器之间同样是采用三角型连接，区别仅在于，单元电路中的第一开关和第二开关为二极管，而第三开关和第四开关是全控型有源开关器件，例如MOSFET，IGBT等。

实施例九

本实施例也是基于实施例二的改进，如图11所示，在实施例中，三相整流器所采用的器件与实施例二相同，三相电压源、单元电路模块、储能电感和DC/DC变换器之间同样是采用三角型连接，区别仅在于，所述DC/DC变换器的变压器副边采用有源开关器件全桥同步整流方式。

实施例十

本实施例也是基于实施例二的改进，如图12所示，在实施例中，三相整流器所采用的器件与实施例二相同，三相电压源、单元电路模块、储能电感和DC/DC变换器之间同样是采用三角型连接，区别仅在于，所述DC/DC变换器为全桥LLC变换器，其副边采用二极管全桥整流方式。

实施例十一

本实施例也是基于实施例二的改进，如图13所示，在实施例中，三相整流器所采用的器件与实施例二相同，三相电压源、单元电路模块、储能电感和DC/DC变换器之间同样是采用三角型连接，区别仅在于，所述DC/DC变换器的变压器副边采用星型连接方式。

实施例十二

本实施例也是基于实施例二的改进，如图14所示，在实施例中，三相整流器所采用的器件与实施例二相同，三相电压源、单元电路模块、储能电感和DC/DC变换器之间同样是采用三角型连接，区别仅在于，所述DC/DC变换器的变压器副边采用倍压整流方式。

图15所示的是本发明实施例的环路控制图，采用以下控制方式来控制前文实施例中的整流变换装置，该控制方式中包括；一个电压外环、三个电流内环、三个输入电压的前馈计算和三个单元电路模块的均压内环。

所述的电压外环是由三个单元电路模块单元的三个输出UoutA、UoutB和UoutC通过滤波器滤波之后，然后再求平均，得到输出电压的平均值，然后再与给定的参考电压相减，得到电压误差，电压误差再通过电压环补偿器，得到iim(t)，然后再分别与三相输入电压的相角SinA(t)、SinB(t)和SinC(t)相乘，分别得到三相的电流环的参考电流IrefA(t)、IrefB(t)和IrefC(t)。

所述的三个电流内环是参考电流IrefA(t)、IrefB(t)和IrefC(t)分别与采样得到的实际电感电流iinA(t)、iinB(t)和iinC(t)相减，得到三个电流误差，再通过电流环补偿器得到电流环的控制占空比diA、diB和diC。

所述的前馈是分别由三相的输入电压UinA(t)、UinB(t)和UinC(t)与三个单元电路模块的输出电压平均值UDC相互作用，得到三个前馈的控制占空比donA、donB和donC。

所述的均压环是根据三个单元电路模块的输出电压UoutA、UoutB和UoutC送入均压控制策略单元，然后得到一个控制三个单元电路输出电压均衡的占空比davg。

将所述的电流环得到的占空比(diA、diB、diC)和前馈控制占空比(donA、donB、donC)以及均压控制占空比davg进行求和运算，分别得到三个单元电路的总的占空比dA、dB和dC，然后将三个单元电路总的占空比送入执行机构，控制三个单元电路的开关管，实现功率因素校正的功能和三个单元电路输出电压均衡的功能。

图16为单元电路模块中的N个串联交错图腾柱的控制方式。所述的单元电路模块中还包括N个串联交错的图腾柱，这些图腾柱之间各功率单元的开关周期相同，脉宽调制信号的大小相同，相位依次交错相位依次交错2π/N，(N等于图腾柱单元的个数)。

所述的图腾柱单元包含一对高频臂和一对低频臂，高频臂的脉宽调制信号互补，大小由上述的各自单元电路模块的总占空比得到，低频臂为工频信号，由各相的输入电压的大小和方向决定。

需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述模块分别位于多个处理器中。

本发明的实施例还提供了一种存储介质。在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行上述控制方法的程序代码。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种整流装置，其特征在于，包括依次电耦合的三相电压源、储能电感、单元电路模块和DC/DC变换器，其中，

所述三相电压源包括第一输出端子、第二输出端子和第三输出端子；

所述储能电感包括第一储能电感、第二储能电感和第三储能电感，每个所述储能电感包括第一端子和第二端子；

所述单元电路模块包括第一单元电路模块、第二单元电路模块和第三单元电路模块，每个所述单元电路模块为一个多端口网络，包括一个输入端口和N个输出端口，所述输入端口包括第一输入端子和第二输入端子，每个输出端口包括第一输出端子和第二输出端子；

每个单元电路模块的每个输出端口对应一个DC/DC变换器，每个所述DC/DC变换器为一个二端口网络，包括一个输入端口和一个输出端口，所述输入端口包括第一输入端子和第二输入端子，所述输出端口包括第一输出端子和第二输出端子。

2.根据权利要求1所述的整流装置，其特征在于，所述三相电压源，储能电感，单元电路模块之间为星型连接，其中

所述三相电压源的第一输出端子与第一储能电感的第一端子相连，所述第一储能电感的第二端子与第一单元电路模块的第一输入端子相连；

所述三相电压源的第二输出端子与第二储能电感的第一端子相连，所述第二储能电感的第二端子与第二单元电路模块的第一输入端子相连；

所述三相电压源的第三输出端子与第三储能电感的第一端子相连，所述第三储能电感的第二端子与第三单元电路模块的第一输入端子相连；

所述第一单元电路模块的第二输入端子、第二单元电路模块的第二输入端子和第三单元电路模块的第二输入端子连接于一点。

3.根据权利要求1所述的整流装置，其特征在于，所述三相电压源，储能电感，单元电路模块之间为三角型连接，其中

所述三相电压源的第一输出端子与第一储能电感的第一端子相连，所述第一储能电感的第二端子与第一单元电路模块的第一输入端子相连；

所述三相电压源的第二输出端子与第二储能电感的第一端子相连，所述第二储能电感的第二端子与第二单元电路模块的第一输入端子相连；

所述三相电压源的第三输出端子与第三储能电感的第一端子相连，所述第三储能电感的第二端子与第三单元电路模块的第一输入端子相连；

所述第一单元电路模块的第二输入端子、第二单元电路模块的第二输入端子和第三单元电路模块的第二输入端子连接于一点。

4.根据权利要求1所述的整流装置，其特征在于，所述单元电路模块包括N个串联的单元电路，每个所述单元电路为一个二端口网络，所述单元电路的第一输入端子和第二输入端子构成所述单元电路的输入端口，所述单元电路的第一输出端子和第二输出端子构成所述单元电路的输出端口，其中

第一个单元电路的第一输入端子作为所述单元电路模块的第一输入端子，第N个单元电路的第二输入端子作为所述单元电路模块的第二输入端子；

从第一个单元电路至第N个单元电路，前一个单元电路的第二输入端子与后一个单元电路的第一输入端子相连；

每个单元电路的输出端口作为所述单元电路模块的输出端口。

5.根据权利要求4所述的整流装置，其特征在于，每个单元电路的输出端口的第一输出端子、第二输出端子分别与对应的DC/DC变换器的输入端口的第一输入端子、第二输入端子相连接。

6.根据权利要求5所述的整流装置，其特征在于，所有DC/DC变换器的第一输出端子连接于一点，所有DC/DC变换器的第二输出端子连接于一点。

7.根据权利要求4所述的整流装置，其特征在于，每个单元电路包括4个开关和一个电容，每个开关包括第一端子和第二端子，其中

第一开关的第二端子与第二开关第一端子相连组成第一桥臂，第一开关和第二开关相连的公共端子作为第一桥臂的中点，第一开关的第一端子作为第一桥臂的第一端子，第二开关的第二端子作为第一桥臂的第二端子；

第三开关的第二端子与第四开关的第一端子相连组成第二桥臂，第三开关和第四开关相连的公共端子作为第二桥臂的中点，第三开关的第一端子作为第二桥臂的第一端子，第四开关的第二端子作为第二桥臂的第二端子；

所述第一桥臂的第一端子、所述第二桥臂的第一端子与所述电容的第一端子相连，该公共连接端作为单元电路的第一输出端子，所述第一桥臂的第二端子、所述第二桥臂的第二端子与电容的第二端子相连，该公共连接端作为单元电路的第二输出端子，所述第一桥臂的中点作为单元电路的第一输入端子，所述第二桥臂的中点作为单元电路的第二输入端子。

8.根据权利要求7所述的整流装置，其特征在于，所述单元电路的第一开关、第二开关、第三开关和第四开关都是全控型有源开关器件；或者，所述单元电路的第一开关和第二开关为二极管，第三开关和第四开关为全控型有源开关器件。

9.根据权利要求6所述的整流装置，其特征在于，所述DC/DC变换器为半桥LLC变换器，其谐振电容由并联于半桥开关的串联电容桥臂组成；或者，所述DC/DC变换器为全桥LLC变换器。

10.根据权利要求9所述的整流装置，其特征在于，所述DC/DC变换器的变压器副边采用以下方式之一：

二极管全桥整流方式、有源开关器件全桥同步整流方式、星型连接方式、倍压整流方式。

11.一种基于权利要求1-10中任一项所述整流装置的整流控制方法，其特征在于，包括：

计算所述单元电路模块的输出电压的电压误差，并根据所述电压误差获得电流环的参考电流；

根据所述参考电流和采样得到的电感电流得到电流误差，并根据所述电流误差获得电流环的控制占空比；

根据输入电压和单元电路模块的输出电压获得前馈的控制占空比；

根据电路模块的输出电压获得控制单元电路输出电压均衡的均压控制占空比；

根据所述电流环的占空比、前馈控制占空比和均压控制占空比获得单元电路总的占空比，并根据所述单元电路总的占空比控制单元电路的开关，以进行功率因素校正和单元电路输出电压均衡。

12.根据权利要求11所述的整流控制方法，其特征在于，计算所述单元电路模块的输出电压的电压误差，并根据所述电压误差获得电流环的参考电流，包括：

将三个单元电路模块的输出电压滤波之后求平均，得到输出电压的平均值，然后再与给定的参考电压相减，得到电压误差，电压误差再通过电压环补偿器，得到电流，然后再分别与三相输入电压的相角相乘，分别得到三相的电流环的参考电流。

13.根据权利要求11所述的整流控制方法，其特征在于，根据所述参考电流和采样得到的电感电流得到电流误差，并根据所述电流误差获得电流环的控制占空比，包括：

将得到的三相的三个参考电流分别与采样得到的三相的实际电感电流相减，得到三个电流误差，再通过电流环补偿器得到电流环的控制占空比。

14.根据权利要求11所述的整流控制方法，其特征在于，根据输入电压和单元电路模块的输出电压获得前馈的控制占空比，包括：

将三相的输入电压与三个单元电路模块的输出电压平均值相互作用，得到三个前馈的控制占空比。

15.根据权利要求11所述的整流控制方法，其特征在于，根据电路模块的输出电压获得控制单元电路输出电压均衡的均压控制占空比，包括：

将三个单元电路模块的输出电压送入均压控制策略单元，得到控制三个单元电路输出电压均衡的均压控制占空比。

16.根据权利要求11所述的整流控制方法，其特征在于，根据所述电流环的占空比、前馈控制占空比和均压控制占空比获得单元电路总的占空比，并根据所述单元电路总的占空比控制单元电路的开关，包括：

将得到的电流环的占空比、前馈控制占空比和均压控制占空比相加，分别得到三个单元电路的总的占空比，然后将三个单元电路总的占空比送入执行机构，以控制三个单元电路的开关。

17.根据权利要求11所述的整流控制方法，其特征在于，所述的单元电路模块中还包括N个串联交错的图腾柱单元，所述图腾柱单元之间各功率单元的开关周期相同，脉宽调制信号的大小相同，相位依次交错2π/N。

18.根据权利要求17所述的整流控制方法，其特征在于，所述图腾柱单元包含一对高频臂和一对低频臂，高频臂的脉宽调制信号互补，大小由单元电路模块的总占空比确定，低频臂为工频信号，由各相的输入电压的大小和方向确定。