CN214205359U

CN214205359U - 一种基于软开关的改进型Delta型整流器

Info

Publication number: CN214205359U
Application number: CN202023028541.5U
Authority: CN
Inventors: 颜景斌; 魏金鑫; 刘清岚
Original assignee: Harbin University of Science and Technology
Current assignee: Harbin University of Science and Technology
Priority date: 2020-12-16
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2021-09-14
Anticipated expiration: 2030-12-16

Abstract

一种基于软开关的改进型Delta型整流器，包括三相交流电源，滤波电路，Delta型接法整流电路和软开关辅助电路。本实用新型与传统三相整流器相比，拓扑结构中直流链路电流可由更多开关共享，加之其工作在软开关方式下，进一步减少了开关损失，软开关操作仅通过使用由两个附加开关和少量无源元件组成的辅助电路实现，不需要昂贵和复杂的能量回收电路。

Description

一种基于软开关的改进型Delta型整流器

技术领域

本实用新型涉及三相电能变换领域，具体涉及一种基于软开关的改进型Delta型整流器。

背景技术

三相电流源整流器(CSR)具有降压交直流电压转换功能，在传统CSR中，高传导损耗仍占转换器总损耗的 50%。与电压源转换器相比，大的传导损耗和相应的散热器尺寸是电流源转换器的主要缺点。实际运行中，电流源型变换器上开关管的高频动作，会引起额外的开关损耗，降低变换器的效率。因此，如何减小高频动作的开关管的损耗对于提高变换器的效率具有重要的研究意义和实际应用价值，亟需一种在不改变电流源型变换器硬件以及不降低开关频率情况下，有效减小变换器传导损耗的技术方案。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种基于软开关的改进型Delta型整流器，在添加少量器件的情况下降低传导损耗，同时降低开关应力和开关损耗。

本实用新型采取的技术方案为：

一种基于软开关的改进型Delta型整流器，它包括三相交流输入电源Uin、滤波电路、Delta型接法整流电路、软开关辅助电路；所述三相交流输入电源Uin和滤波电路连接在一起；滤波电路与整流电路以Delta型接法相连；整流电路与软开关辅助电路相连。所述三相交流电源包括a相电源，b相电源和c相电源；所述滤波电路包括滤波电感L1，滤波电容C1，滤波电感L2，滤波电容C2，滤波电感L3，滤波电容C3；所述的整流电路包括二极管D_1a、二极管D_1b、二极管D_2a、二极管D_2c、二极管D_3b、二极管D_3c、二极管D_4a、二极管D_4b、二极管D_5a、二极管D_5c、二极管D_6b、二极管D_6c、开关S1、开关S2、开关S3、开关S4、开关S5、开关S6、电感L4、电感L5和电容C5，所述软开关辅助电路包括二极管D₇、二极管D₈、开关S7、开关S8、电感Lr和电容Cr。

所述的三相交流电源是对称的三相电流源，其中a相电源相角超前b相电源120°，b相电源超前c相电源120°。

所述的滤波电路中的滤波电感L1一端与a相电源连接，另一端与滤波电容C1一端连接；滤波电感L2一端与b相电源连接，另一端与电容滤波C2一端连接；滤波电感L3一端与c相电源连接，另一端与滤波电容C3一端连接，滤波电容C1、滤波电容C2、和滤波电容C3的另一端相连。

所述的Delta型接法整流电路中，二极管D_1a的阴极与二极管D_1b的阴极、开关管S1的集电极相连，二极管D_1a的阳极与a相电源和D_4a的阴极相连，D_4a的阳极与D_4b的阳极和开关管S4的发射极相连，D_4b的阴极与D_1b的阳极和b相电源相连；二极管D_3b的阴极与二极管D_3c的阴极、开关管S3的集电极相连，二极管D_3b的阳极与b相电源和D_6b的阴极相连，D_6b的阳极与D_6c的阳极和开关管S6的发射极相连，D_6c的阴极与D_3c的阳极和c相电源相连；二极管D_5a的阴极与二极管D_5c的阴极、开关管S5的集电极相连，二极管D_5c的阳极与c相电源和D_2c的阴极相连，D_2a的阳极与D_2c的阳极和开关管S2的发射极相连，D_2a的阴极与D_5a的阳极和a相电源相连；开关S1、开关S3、开关S5和电感L4的一端相连；开关S4、开关S6、开关S2和电感L5的一端相连；电感L4和电感L5的另一端分别与电容C5的两端相连。

所述的软开关辅助电路中，Lr的一端与开关S1、开关S3、开关S5相连，二极管D₇的阴极与开关管S7的发射极相连共同连到Lr的另一端，二极管D₇的阳极与开关管S7的集电极极分别接到Cr两端，S8的发射极与二极管D₇的阳极相接，二极管D₈的阴极与开关管S7的集电极相接，二极管D₈的阳极与开关管S8的集电极相连共同连到L5的一端。

本实用新型与现有的技术相比具有以下优点：整流器的输入端为三角形连接，直流链路的电流可以被更多的开关共享以减少传导损耗。软开关操作是通过使用仅由两个附加开关和少量无源元件组成的辅助电路来实现，减少了开关损失，而不需要昂贵和复杂的能量回收电路。

附图说明

图1是本实用新型的具体实施电路图；

图2是本实用新型所使用的软开关辅助电路结构；

图3是本实用新型工作在第2扇区的等效电路。

具体实施方式

图1所示为一种基于软开关的改进型Delta型整流器，它包括三相交流输入电源Uin、滤波电路、Delta型接法整流电路、软开关辅助电路；所述三相交流输入电源Uin和滤波电路连接在一起；滤波电路与整流电路以Delta型接法相连；整流电路与软开关辅助电路相连。所述三相交流电源包括a相电源，b相电源和c相电源；所述滤波电路包括滤波电感L1，滤波电容C1，滤波电感L2，滤波电容C2，滤波电感L3，滤波电容C3；所述的整流电路包括二极管D_1a、二极管D_1b、二极管D_2a、二极管D_2c、二极管D_3b、二极管D_3c、二极管D_4a、二极管D_4b、二极管D_5a、二极管D_5c、二极管D_6b、二极管D_6c、开关S1、开关S2、开关S3、开关S4、开关S5、开关S6、电感L4、电感L5和电容C5，所述软开关辅助电路包括二极管D₇、二极管D₈、开关S7、开关S8、电感Lr和电容Cr。

如图2所示是本实用新型所使用的软开关辅助电路结构。当电流从电源电路的一个开关转移到另一个开关时，直流母线电流就会从六个主开关电源电路转移到软开关辅助电路。这允许主电源电路开关在零电流开关(ZCS)的条件下打开和关闭。辅助电路电容器Cr最初以高于线路间最大峰值电压的电压充电，因此主电路中任何可能的导通开关对都将反向偏置。这保证了所有的直流母线电流被转移到辅助电路时，开关被触发。

如图3所示是本实用新型工作在第2扇区的等效电路，当V _a> V _b≥V _c时，根据输入交流电压的关系，每个支路中的二极管桥将较高的相电压箝位到两个较高二极管的公共阴极，同时将较低的相电压箝位到两个较低二极管的公共阳极。S1和S5都导通以分担a相的电流，S2和S6都导通以分担c相的电流。开关S7和S8已打开。两个开关开始与Cr串联导电，当电流从整流器转移到辅助电路时，Cr上的电压降低。电容器电压现在是直流母线电压。有一个高频谐振电感Lr和Cr。输入滤波电容不影响这个谐振,因为它们的值远远高于Cr。当所有的直流总线电流流经辅助电路,整流器开关在ZCS条件下关闭。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施范例，凡依本实用新型范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims

1.一种基于软开关的改进型Delta型整流器，其特征在于：它包括三相交流输入电源Uin、滤波电路、Delta型接法整流电路、软开关辅助电路；所述三相交流输入电源Uin和滤波电路连接在一起；滤波电路与整流电路以Delta型接法相连；整流电路与软开关辅助电路相连；所述三相交流电源包括a相电源，b相电源和c相电源；所述滤波电路包括滤波电感L1，滤波电容C1，滤波电感L2，滤波电容C2，滤波电感L3，滤波电容C3；所述的整流电路包括二极管D_1a、二极管D_1b、二极管D_2a、二极管D_2c、二极管D_3b、二极管D_3c、二极管D_4a、二极管D_4b、二极管D_5a、二极管D_5c、二极管D_6b、二极管D_6c、开关S1、开关S2、开关S3、开关S4、开关S5、开关S6、电感L4、电感L5和电容C5，所述软开关辅助电路包括二极管D₇、二极管D₈、开关S7、开关S8、电感Lr和电容Cr。

2.如权利要求1所述的一种基于软开关的改进型Delta型整流器，其特征是：所述的三相交流电源是对称的三相电流源，其中a相电源相角超前b相电源120°，b相电源超前c相电源120°。

3.如权利要求1所述的一种基于软开关的改进型Delta型整流器，其特征是：所述的滤波电路中的滤波电感L1一端与a相电源连接，另一端与滤波电容C1一端连接；滤波电感L2一端与b相电源连接，另一端与电容滤波C2一端连接；滤波电感L3一端与c相电源连接，另一端与滤波电容C3一端连接，滤波电容C1、滤波电容C2、和滤波电容C3的另一端相连。

4.如权利要求1所述的一种基于软开关的改进型Delta型整流器，其特征是：所述的Delta型接法整流电路中，二极管D_1a的阴极与二极管D_1b的阴极、开关管S1的集电极相连，二极管D_1a的阳极与a相电源和D_4a的阴极相连，D_4a的阳极与D_4b的阳极和开关管S4的发射极相连，D_4b的阴极与D_1b的阳极和b相电源相连；二极管D_3b的阴极与二极管D_3c的阴极、开关管S3的集电极相连，二极管D_3b的阳极与b相电源和D_6b的阴极相连，D_6b的阳极与D_6c的阳极和开关管S6的发射极相连，D_6c的阴极与D_3c的阳极和c相电源相连；二极管D_5a的阴极与二极管D_5c的阴极、开关管S5的集电极相连，二极管D_5c的阳极与c相电源和D_2c的阴极相连，D_2a的阳极与D_2c的阳极和开关管S2的发射极相连，D_2a的阴极与D_5a的阳极和a相电源相连；开关S1、开关S3、开关S5和电感L4的一端相连；开关S4、开关S6、开关S2和电感L5的一端相连；电感L4和电感L5的另一端分别与电容C5的两端相连。

5.如权利要求1所述的一种基于软开关的改进型Delta型整流器，其特征是：所述的软开关辅助电路中，Lr的一端与开关S1、开关S3、开关S5相连，二极管D₇的阴极与开关管S7的发射极相连共同连到Lr的另一端，二极管D₇的阳极与开关管S7的集电极极分别接到Cr两端，S8的发射极与二极管D₇的阳极相接，二极管D₈的阴极与开关管S7的集电极相接，二极管D₈的阳极与开关管S8的集电极相连共同连到L5的一端。