CN213484772U - 一种双流制双向变换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双流制双向变换器，包括开关单元、第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂；第一桥臂包括第一功率开关和第二功率开关；第二桥臂包括第三功率开关和第四功率开关；第三桥臂包括第五功率开关和第六功率开关；第一功率开关、第三功率开关和第五功率开关的一端相连，第二功率开关、第四功率开关和第六功率开关的一端相连，第一功率开关的另一端与第二功率开关的另一端相连，第三功率开关的另一端与第四功率开关的另一端相连；第五功率开关的另一端与第六功率开关的另一端相连；第二功率开关、第四功率开关和第六功率开关的一端相连并与开关单元的一端相连，开关单元的另一端形成N端。本实用新型具有适应三相交流和直流、双向变换等优点。
Description
技术领域
本实用新型主要涉及电压变换技术领域，具体涉及一种双流制双向变换器。
背景技术
目前典型的双向DC/DC电路如图1所示，包括一对半桥开关(Q11、Q12)、一个输入电感(L11)和一个输出电容(C11)。通过控制各半桥开关的开通与关断，实现对输出电压的调节。但是这种典型应用方式的缺点是仅适合直流输入。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种可适应三相电流与直流的双流制双向变换器。
为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：
一种双流制双向变换器，包括三相桥电路和开关单元，所述三相桥电路包括相互并联的第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂；所述第一桥臂包括相互串联的第一功率开关和第二功率开关；所述第二桥臂包括相互串联的第三功率开关和第四功率开关；所述第三桥臂包括相互串联的第五功率开关和第六功率开关；
所述第一功率开关的一端、所述第三功率开关的一端和第五功率开关的一端相连，形成直流正端；所述第二功率开关的一端、所述第四功率开关的一端和第六功率开关的一端相连，形成直流负端；
所述第一功率开关的另一端与所述第二功率开关的另一端相连，形成A相端；所述第三功率开关的另一端与所述第四功率开关的另一端相连，形成B相端；所述第五功率开关的另一端与所述第六功率开关的另一端相连，形成C相端；
所述直流负端与所述开关单元的一端相连，所述开关单元的另一端形成N端。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述开关单元包括第一切换开关和第二切换开关，所述第一切换开关和第二切换开关均为带反并联二极管的功率管，所述第一切换开关和第二切换开关的发射极相连，所述第二切换开关的集电极与所述第二功率开关的一端相连，所述第一切换开关的集电极与N端相连。
所述第一切换开关和第二切换开关均为Si-I GBT或Si-MOSFET或 SiC-MOSFET。
所述A相端、B相端和C相端均串联有储能元件。
所述储能元件为电感。
各所述电感的电感值相同。
所述直流正端与直流负端之间并联有储能单元。
所述储能单元为电容，所述电容的正极与直流正端相连，负极与直流负端相连。
各所述功率开关均为Si-IGBT或Si-MOSFET或SiC-MOSFET。
各所述功率开关均自带反并联二极管。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
本实用新型的双流制双向变换器，通过调整切换开关的开通与关断，可以无缝适应三相交流和直流两种制式；三相交流制式时，变换器工作于交流变换模式，实现3AC/DC、DC/3AC双向变换，同时可以兼顾三相三线和三相四线；在直流制式时，变换器工作于直流变换模式，实现DC/DC双向变换。其中开关单元位于N线上，三相交流时主功率回路损耗小；直流制式时三相交错，可实现更大的功率传输或更小的储能电感。
附图说明
图1为现有技术中的DC/DC电路原理图。
图2为本实用新型在实施例的电路原理图。
图3为本实用新型三相交流制式时的脉冲图。
图4为本实用新型直流制式时的脉冲图。
图中标号表示：1、第一桥臂；2、第二桥臂；3、第三桥臂；4、开关单元。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。
如图2所示，本实施例的双流制双向变换器，包括三相桥电路和开关单元 4，三相桥电路包括相互并联的第一桥臂1、第二桥臂2和第三桥臂3；第一桥臂1包括相互串联的第一功率开关和第二功率开关；第二桥臂2包括相互串联的第三功率开关和第四功率开关；第三桥臂3包括相互串联的第五功率开关和第六功率开关；
第一功率开关的一端、第三功率开关的一端和第五功率开关的一端相连，形成直流正端；第二功率开关的一端、第四功率开关的一端和第六功率开关的一端相连，形成直流负端；
第一功率开关的另一端与第二功率开关的另一端相连，形成A相端；第三功率开关的另一端与第四功率开关的另一端相连，形成B相端；第五功率开关的另一端与第六功率开关的另一端相连，形成C相端；
第二功率开关的一端、第四功率开关的一端和第六功率开关的一端相连，并与开关单元4的一端相连，开关单元4的另一端形成N端。
本实用新型的双流制双向变换器，通过调整切换开关的开通与关断，可以无缝适应三相交流和直流两种制式；三相交流制式时，变换器工作于交流变换模式，实现3AC/DC、DC/3AC双向变换，同时可以兼顾三相三线和三相四线；在直流制式时，变换器工作于直流变换模式，实现DC/DC双向变换。
本实施例中，在直流正端与直流负端之间并联有储能单元，如电容C1，其中电容的正极与直流正端相连，负极与直流负端相连。A相端、B相端和C相端均串联有储能元件，用于实现储能，其中储能元件为电感(图2中L1～L3)。
本实施例中，开关单元4包括第一切换开关和第二切换开关，第一切换开关和第二切换开关相互串联。具体地，第一切换开关和第二切换开关均为带反并联二极管的功率管；第一切换开关和第二切换开关的发射极相连，第二切换开关的集电极与第二功率开关的一端相连，第一切换开关的集电极与N端相连。其中第一切换开关和第二切换开关位于N线上，三相交流时主功率回路损耗小。直流制式时三相交错，可实现更大的功率传输或更小的储能电感(图2中的L1～ L3)。
本实施例中，第一切换开关、第二切换开关、第一功率开关～第六功率开关均为Si-IGBT或Si-MOSFET或SiC-MOSFET，且各功率开关均自带反并联二极管。
下面结合一具体的实施例对上述双流制双向变换器的工作原理做进一步说明：
如图2所示，A相端(图2中A+)、B相端(图2中B+)、C相端(图2中 C+)、N端(图2中N-)为双流制(三相交流、直流)端口；其中DC+、DC-为直流端口；储能电感L1～L3用于实现储能；第一功率开关～第六功率开关对应为Q1～Q6、第一切换开关为Q7a，第二切换开关为Q7b：各开关均为Si-IGBT、 Si-MOSFET、SiC-MOSFET等。
三相交流制式时，整个电路工作于交流变换模式，实现3AC/DC、DC/3AC 双向变换，Q1～Q6构成三相双向变流器，采用的脉冲可以如图3所示(在其它实施例中，也可以为其它的脉冲信号)。此时，Q7a和Q7b均保持关断状态。
如图3所示，三相交流制式时，Q1～Q6驱动采用交流正弦脉宽调制生成， Q1、Q3、Q5互错120°，Q2、Q4、Q6互错120°，Q1与Q2互补，Q3与Q4互补， Q5与Q6互补；各相电压如图3中曲线所示。
注：图3中
表示Q2脉冲取反；
类推。
直流制式时，电路工作于直流变换模式，实现DC/DC双向变换。Q1～Q6脉冲可以如图4所示(在其它实施例中，也可以为其它的脉冲信号)。
当由A+、B+、C+、N-向DC+、DC-传递能量时，Q7a保持关断状态，Q7b保持开通状态。
当由DC+、DC-向A+、B+、C+、N-传递能量时，Q7a保持开通状态，Q7b保持关断状态。
当能量需双向传递时，Q7a、Q7b均保持开通状态。
如图4所示，直流制式时，Q1～Q6驱动采用直流变换脉宽调制生成，Q1、 Q3、Q5互错120°，Q2、Q4、Q6互错120°，Q1与Q2互补，Q3与Q4互补，Q5 与Q6互补，各相电压如图4中直线所示。
注：图4中
表示Q2脉冲取反；
类推。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种双流制双向变换器，其特征在于，包括三相桥电路和开关单元(4)，所述三相桥电路包括相互并联的第一桥臂(1)、第二桥臂(2)和第三桥臂(3)；所述第一桥臂(1)包括相互串联的第一功率开关和第二功率开关；所述第二桥臂(2)包括相互串联的第三功率开关和第四功率开关；所述第三桥臂(3)包括相互串联的第五功率开关和第六功率开关；
所述第一功率开关的一端、所述第三功率开关的一端和第五功率开关的一端相连，形成直流正端；所述第二功率开关的一端、所述第四功率开关的一端和第六功率开关的一端相连，形成直流负端；
所述第一功率开关的另一端与所述第二功率开关的另一端相连，形成A相端；所述第三功率开关的另一端与所述第四功率开关的另一端相连，形成B相端；所述第五功率开关的另一端与所述第六功率开关的另一端相连，形成C相端；
所述直流负端与所述开关单元(4)的一端相连，所述开关单元(4)的另一端形成N端。
2.根据权利要求1所述的双流制双向变换器，其特征在于，所述开关单元(4)包括第一切换开关和第二切换开关，所述第一切换开关和第二切换开关均为带反并联二极管的功率管，所述第一切换开关和第二切换开关的发射极相连，所述第二切换开关的集电极与所述第二功率开关的一端相连，所述第一切换开关的集电极与N端相连。
3.根据权利要求2所述的双流制双向变换器，其特征在于，所述第一切换开关和第二切换开关均为Si-IGBT或Si-MOSFET或SiC-MOSFET。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的双流制双向变换器，其特征在于，所述A相端、B相端和C相端均串联有储能元件。
5.根据权利要求4所述的双流制双向变换器，其特征在于，所述储能元件为电感。
6.根据权利要求5所述的双流制双向变换器，其特征在于，各所述电感的电感值相同。
7.根据权利要求1～3中任意一项所述的双流制双向变换器，其特征在于，所述直流正端与直流负端之间并联有储能单元。
8.根据权利要求7所述的双流制双向变换器，其特征在于，所述储能单元为电容，所述电容的正极与直流正端相连，负极与直流负端相连。
9.根据权利要求1～3中任意一项所述的双流制双向变换器，其特征在于，各所述功率开关均为Si-IGBT或Si-MOSFET或SiC-MOSFET。
10.根据权利要求9所述的双流制双向变换器，其特征在于，各所述功率开关均自带反并联二极管。
Priority Applications (1)
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| CN202022445613.XU CN213484772U (zh) | 2020-10-28 | 2020-10-28 | 一种双流制双向变换器 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202022445613.XU CN213484772U (zh) | 2020-10-28 | 2020-10-28 | 一种双流制双向变换器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN213484772U true CN213484772U (zh) | 2021-06-18 |
Family
ID=76368445
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202022445613.XU Active CN213484772U (zh) | 2020-10-28 | 2020-10-28 | 一种双流制双向变换器 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN213484772U (zh) |
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2020
- 2020-10-28 CN CN202022445613.XU patent/CN213484772U/zh active Active
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