CN219164451U - 一种电源装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种电源装置，包括：滤波模块、三相全控整流模块、A相输出模块、B相输出模块和C相输出模块；A相输出模块、B相输出模块和C相输出模块分别包括多个级联的功率子模块、LC滤波模块；其中，各个功率子模块包括高频隔离DC/DC变流器和H桥变流器；滤波模块的输入侧与电网连接，滤波模块的输出侧与三相全控整流模块的输入侧连接；三相全控整流模块的输出侧分别与A相输出模块、B相输出模块和C相输出模块的各个功率子模块的高频隔离DC/DC变流器连接，各个高频隔离DC/DC变流器与对应的H桥变流器连接，且属于同一相输出模块的各个H桥变流器级联连接，以形成对应的变流器级联模块；LC滤波模块与对应的变流器级联模块连接。

Description

一种电源装置
技术领域
本实用新型涉及电源装置的技术领域，具体涉及一种电源装置。
背景技术
能馈型可编程电源装置是一种可以将能量回馈至电网的可编程任意电源，然而，在现有的相关技术中，能馈型可编程电源装置中使用的工频隔离变压器为低频变压器，而工频隔离变压器存在气隙大、效率低、工作噪音大、体积大等缺点，还会导致能馈型可编程电源装置存在输出电压精度低的技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种电源装置，可以提高输出电压的精度。
本实用新型的一个实施例提供一种电源装置，包括：滤波模块、三相全控整流模块、A相输出模块、B相输出模块和C相输出模块；所述A相输出模块、B相输出模块和C相输出模块分别包括多个级联的功率子模块、LC滤波模块；其中，各个所述功率子模块包括高频隔离DC/DC变流器和H桥变流器；
所述滤波模块的输入侧与电网连接，所述滤波模块的输出侧与所述三相全控整流模块的输入侧连接；所述三相全控整流模块的输出侧分别与所述A相输出模块、所述B相输出模块和所述C相输出模块的各个所述功率子模块的所述高频隔离DC/DC变流器连接，各个所述高频隔离DC/DC变流器与对应的所述H桥变流器连接，且属于同一相输出模块的各个H桥变流器级联连接，以形成对应的变流器级联模块；所述LC滤波模块与对应的变流器级联模块连接。
进一步，所述三相全控整流模块由若干个功率半导体开关组成，且所述三相全控整流模块的拓扑结构包括两电平拓扑结构和三电平拓扑结构。
进一步，所述电源装置还包括直流母线，所述三相全控整流模块的输出侧通过所述直流母线与各个所述功率子模块的各个所述高频隔离DC/DC变流器连接。
进一步，所述直流母线由支撑电容组成。
进一步，所述LC滤波模块由滤波电感和电容组成。
进一步，所述高频隔离DC/DC变流器的第一侧和第二侧分别包括两个直流端子；所述高频隔离DC/DC变流器的第一侧的两个直流端子与所述直流母线连接，所述高频隔离DC/DC变流器的第二侧的两个直流端子与所述H桥变流器连接。
进一步，所述高频隔离DC/DC变流器由功率半导体开关、高频变压器、支撑电容和滤波电感组成。
进一步，所述高频隔离DC/DC变流器的功率半导体开关包括输入侧第一功率半导体开关、输入侧第二功率半导体开关、输入侧第三功率半导体开关、输入侧第四功率半导体开关、输出侧第一功率半导体、输出侧第二功率半导体开关、输出侧第三功率半导体开关和输出侧第四功率半导体开关；
所述高频隔离DC/DC变流器的支撑电容包括输入侧支撑电容和输出侧支撑电容；
所述高频隔离DC/DC变流器的滤波电感包括输入侧滤波电感和输出侧滤波电感；所述高频隔离DC/DC变流器还包括高频变压器；
所述输入侧支撑电容的第一端和第二端分别与所述直流母线连接，所述输入侧第一功率半导体开关的第一端与所述输入侧支撑电容的第一端连接，所述输入侧第一功率半导体开关的第二端与所述输入侧滤波电感的第一端连接，所述输入侧滤波电感的第二端与所述高频变压器连接，所述输入侧第二功率半导体开关的第一端与所述输入侧第一功率半导体开关的第二端连接，所述输入侧第二功率半导体开关的第二端与所述输入侧支撑电容的第二端连接；所述输入侧第三功率半导体开关的第一端与所述输入侧支撑电容的第一端连接，所述输入侧第三功率半导体开关的第二端经由所述高频变压器与所述输入侧滤波电感的第二端连接，所述输入侧第四功率半导体开关的第一端与所述输入侧第三功率半导体开关的第二端与连接，所述输入侧第四功率半导体开关的第二端与所述输入侧支撑电容的第二端连接；
所述输出侧滤波电感的第一端与所述高频变压器连接，所述输出侧滤波电感的第二端与所述输出侧第一功率半导体的第一端连接，所述输出侧第一功率半导体的第二端与所述H桥变流器连接，所述输出侧第二功率半导体开关的第一端与所述输出侧第一功率半导体的第一端连接，所述输出侧第二功率半导体开关的第二端与所述H桥变流器连接；所述输出侧第三功率半导体开关的第一端经由所述高频变压器与所述输出侧滤波电感连接，所述输出侧第三功率半导体开关的第二端与所述输出侧第一功率半导体的第二端连接，所述输出侧第四功率半导体开关的第一端与所述输出侧第三功率半导体开关的第一端连接，所述输出侧第四功率半导体开关的第二端与所述输出侧第二功率半导体开关的第二端连接，所述输出侧支撑电容的第一端与所述输出侧第一功率半导体的第二端连接，所述输出侧支撑电容的第二端与输出侧第二功率半导体开关的第二端连接。
进一步，所述H桥变流器包括两个直流端子，所述H桥变流器的两个直流端子与所述高频隔离DC/DC变流器的第二侧的两个直流端子连接。
进一步，所述H桥变流器还包括两个交流端子，每个所述功率子模块中相邻的所述H桥变流器通过两个所述交流端子相互连接。
相对于现有技术，本实用新型的电源装置采用了高频隔离DC/DC变流器，高频隔离DC/DC变流器频率高，并且搭配了多个级联的功率子模块，有利于根据实际需求选取不同数量的功率子模块，实现模块化设计，而由于功率子模块包括高频隔离DC/DC变流器和H桥变流器，且属于同一相输出模块的各个所述功率子模块的所述H桥变流器通过级联的方式连接，其等效开关频率高，使得输出的电压纹波幅值小且精度高，且单个H桥变流器模块需承担电压大大减小，提高了装置的电路安全性，其中所述A相输出模块、所述B相输出模块和所述C相输出模块都分别通过对应的LC滤波模块滤除对应的级联后的H桥逆变出来的输出电压中的高频分量。
为了能更清晰的理解本实用新型，以下将结合附图说明阐述本发明的具体实施方式。
附图说明
图1为本实用新型一个实施例的电源装置的示意图。
图2为本实用新型一个实施例的电源装置的三相全控整流模块的两电平拓扑结构的示意图。
图3为本实用新型一个实施例的电源装置的三相全控整流模块的三电平拓扑结构的示意图。
图4为本实用新型一个实施例的电源装置的功率子模块的电路图。
图5为本实用新型一个实施例的电源装置的高频隔离DC/DC变流器的电路图。
图6为本实用新型一个实施例的电源装置的H桥变流器的级联示意图。
图7为本实用新型一个实施例的电源装置的LC滤波模块的电路图。
1、滤波模块；3、三相全控整流模块；5、A相输出模块；7、B相输出模块；9、C相输出模块；10、功率子模块；101、高频隔离DC/DC变流器；1011、输入侧第一功率半导体开关；1012、输入侧第二功率半导体开关；1013、输入侧第三功率半导体开关；1014、输入侧第四功率半导体开关；1015、输出侧第一功率半导体；1016、输出侧第二功率半导体开关；1017、输出侧第三功率半导体开关；1018、输出侧第四功率半导体开关；1019、输入侧支撑电容；1020、输出侧支撑电容；1021、输入侧滤波电感；1022、输出侧滤波电感；1023、高频变压器；103、H桥变流器；13、LC滤波模块。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，其是本实用新型一个实施例的电源装置的示意图，包括：滤波模块1、三相全控整流模块3、A相输出模块5、B相输出模块7和C相输出模块9；所述A相输出模块5、B相输出模块7和C相输出模块9分别包括多个级联的功率子模块10、LC滤波模块131；其中，各个所述功率子模块10包括高频隔离DC/DC变流器101和H桥变流器103；
所述滤波模块1的输入侧与电网连接，所述滤波模块1的输出侧与所述三相全控整流模块3的输入侧连接；所述三相全控整流模块3的输出侧分别与所述A相输出模块5、所述B相输出模块7和所述C相输出模块9的各个所述功率子模块10的所述高频隔离DC/DC变流器101连接，各个所述高频隔离DC/DC变流器101与对应的所述H桥变流器103连接，且属于同一相输出模块的各个H桥变流器103级联连接，以形成对应的变流器级联模块；所述LC滤波模块131与对应的变流器级联模块连接。
请参阅图2-3，在一个可行的实施例中，所述三相全控整流模块3由若干个功率半导体开关组成，且所述三相全控整流模块3的拓扑结构包括两电平拓扑结构和三电平拓扑结构。
在一个可行的实施例中，所述电源装置还包括直流母线，所述三相全控整流模块3的输出侧通过所述直流母线与各个所述功率子模块10的各个所述高频隔离DC/DC变流器101连接。
在一个可行的实施例中，所述直流母线由支撑电容组成。
请参阅图4，在一个可行的实施例中，所述高频隔离DC/DC变流器101的第一侧和第二侧分别包括两个直流端子；所述高频隔离DC/DC变流器101的第一侧的两个直流端子与所述直流母线连接，所述高频隔离DC/DC变流器101的第二侧的两个直流端子与所述H桥变流器103连接。
在一个可行的实施例中，所述高频隔离DC/DC变流器101由功率半导体开关、高频变压器1023、支撑电容和滤波电感组成。
请参阅图5，在一个可行的实施例中，所述高频隔离DC/DC变流器101的功率半导体开关包括输入侧第一功率半导体开关1011、输入侧第二功率半导体开关1012、输入侧第三功率半导体开关1013、输入侧第四功率半导体开关1014、输出侧第一功率半导体1015、输出侧第二功率半导体开关1016、输出侧第三功率半导体开关1017和输出侧第四功率半导体开关1018；
所述高频隔离DC/DC变流器101的支撑电容包括输入侧支撑电容1019和输出侧支撑电容1020；
所述高频隔离DC/DC变流器101的滤波电感包括输入侧滤波电感1021和输出侧滤波电感1022；所述高频隔离DC/DC变流器101还包括高频变压器1023；
所述输入侧支撑电容1019的第一端和第二端分别与所述直流母线连接，所述输入侧第一功率半导体开关1011的第一端与所述输入侧支撑电容1019的第一端连接，所述输入侧第一功率半导体开关1011的第二端与所述输入侧滤波电感1021的第一端连接，所述输入侧滤波电感1021的第二端与所述高频变压器1023连接，所述输入侧第二功率半导体开关1012的第一端与所述输入侧第一功率半导体开关1011的第二端连接，所述输入侧第二功率半导体开关1012的第二端与所述输入侧支撑电容1019的第二端连接；所述输入侧第三功率半导体开关1013的第一端与所述输入侧支撑电容1019的第一端连接，所述输入侧第三功率半导体开关1013的第二端经由所述高频变压器1023与所述输入侧滤波电感1021的第二端连接，所述输入侧第四功率半导体开关1014的第一端与所述输入侧第三功率半导体开关1013的第二端与连接，所述输入侧第四功率半导体开关1014的第二端与所述输入侧支撑电容1019的第二端连接；
所述输出侧滤波电感1022的第一端与所述高频变压器1023连接，所述输出侧滤波电感1022的第二端与所述输出侧第一功率半导体1015的第一端连接，所述输出侧第一功率半导体1015的第二端与所述H桥变流器103连接，所述输出侧第二功率半导体开关1016的第一端与所述输出侧第一功率半导体1015的第一端连接，所述输出侧第二功率半导体开关1016的第二端与所述H桥变流器103连接；所述输出侧第三功率半导体开关1017的第一端经由所述高频变压器1023与所述输出侧滤波电感1022连接，所述输出侧第三功率半导体开关1017的第二端与所述输出侧第一功率半导体1015的第二端连接，所述输出侧第四功率半导体开关1018的第一端与所述输出侧第三功率半导体开关1017的第一端连接，所述输出侧第四功率半导体开关1018的第二端与所述输出侧第二功率半导体开关1016的第二端连接，所述输出侧支撑电容1020的第一端与所述输出侧第一功率半导体1015的第二端连接，所述输出侧支撑电容1020的第二端与输出侧第二功率半导体开关1016的第二端连接。
在一个可行的实施例中，所述H桥变流器103包括两个直流端子，所述H桥变流器103的两个直流端子与所述高频隔离DC/DC变流器101的第二侧的两个直流端子连接。
在一个可行的实施例中，所述H桥变流器103还包括两个交流端子，每个所述功率子模块10中相邻的所述H桥变流器103通过两个所述交流端子相互连接。
请参阅图6，属于同一相输出模块的各个H桥变流器103级联连接，以形成对应的变流器级联模块，其中，一个变流器级联模块表示一个级联H桥变流器103，每个级联H桥变流器103内包括有多个功率半导体开关管。
请参阅图7，在一个可行的实施例中，所述LC滤波模块131由滤波电感和电容组成。
相对于现有技术，本实用新型的电源装置采用了高频隔离DC/DC变流器101，高频隔离DC/DC变流器101频率高，并且搭配了多个级联的功率子模块10，有利于根据实际需求选取不同数量的功率子模块10，实现模块化设计，而由于功率子模块10包括高频隔离DC/DC变流器101和H桥变流器103，且属于同一相输出模块的各个所述功率子模块10的所述H桥变流器103通过级联的方式连接，其等效开关频率高，使得输出的电压纹波幅值小且精度高，且单个H桥变流器103模块需承担电压大大减小，提高了装置的电路安全性，其中所述A相输出模块5、所述B相输出模块7和所述C相输出模块9都分别通过对应的LC滤波模块131滤除对应的级联后的H桥逆变出来的输出电压中的高频分量，并且本申请采用的高频隔离DC/DC变流器10151频体积比现有技术的变流器更小，因此可以节约装置的占用空间。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电源装置，其特征在于，包括：滤波模块、三相全控整流模块、A相输出模块、B相输出模块和C相输出模块；所述A相输出模块、B相输出模块和C相输出模块分别包括多个级联的功率子模块、LC滤波模块；其中，各个所述功率子模块包括高频隔离DC/DC变流器和H桥变流器；
所述滤波模块的输入侧与电网连接，所述滤波模块的输出侧与所述三相全控整流模块的输入侧连接；所述三相全控整流模块的输出侧分别与所述A相输出模块、所述B相输出模块和所述C相输出模块的各个所述功率子模块的所述高频隔离DC/DC变流器连接，各个所述高频隔离DC/DC变流器与对应的所述H桥变流器连接，且属于同一相输出模块的各个H桥变流器级联连接，以形成对应的变流器级联模块；所述LC滤波模块与对应的变流器级联模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种电源装置，其特征在于：所述三相全控整流模块由若干个功率半导体开关组成，且所述三相全控整流模块的拓扑结构包括两电平拓扑结构和三电平拓扑结构。
3.根据权利要求2所述的一种电源装置，其特征在于：所述电源装置还包括直流母线，所述三相全控整流模块的输出侧通过所述直流母线分别与所述A相输出模块、所述B相输出模块和所述C相输出模块的各个所述功率子模块的所述高频隔离DC/DC变流器连接。
4.根据权利要求3所述的一种电源装置，其特征在于：所述直流母线由支撑电容组成。
5.根据权利要求4所述的一种电源装置，其特征在于：所述LC滤波模块由滤波电感和电容组成。
6.根据权利要求5所述的一种电源装置，其特征在于：所述高频隔离DC/DC变流器的第一侧和第二侧分别包括两个直流端子；所述高频隔离DC/DC变流器的第一侧的两个直流端子与所述直流母线连接，所述高频隔离DC/DC变流器的第二侧的两个直流端子与所述H桥变流器连接。
7.根据权利要求6所述的一种电源装置，其特征在于：所述高频隔离DC/DC变流器由功率半导体开关、高频变压器、支撑电容和滤波电感组成。
8.根据权利要求7所述的一种电源装置，其特征在于：所述高频隔离DC/DC变流器的功率半导体开关包括输入侧第一功率半导体开关、输入侧第二功率半导体开关、输入侧第三功率半导体开关、输入侧第四功率半导体开关、输出侧第一功率半导体、输出侧第二功率半导体开关、输出侧第三功率半导体开关和输出侧第四功率半导体开关；
所述高频隔离DC/DC变流器的支撑电容包括输入侧支撑电容和输出侧支撑电容；
所述高频隔离DC/DC变流器的滤波电感包括输入侧滤波电感和输出侧滤波电感；所述高频隔离DC/DC变流器还包括高频变压器；
所述输入侧支撑电容的第一端和第二端分别与所述直流母线连接，所述输入侧第一功率半导体开关的第一端与所述输入侧支撑电容的第一端连接，所述输入侧第一功率半导体开关的第二端与所述输入侧滤波电感的第一端连接，所述输入侧滤波电感的第二端与所述高频变压器连接，所述输入侧第二功率半导体开关的第一端与所述输入侧第一功率半导体开关的第二端连接，所述输入侧第二功率半导体开关的第二端与所述输入侧支撑电容的第二端连接；所述输入侧第三功率半导体开关的第一端与所述输入侧支撑电容的第一端连接，所述输入侧第三功率半导体开关的第二端经由所述高频变压器与所述输入侧滤波电感的第二端连接，所述输入侧第四功率半导体开关的第一端与所述输入侧第三功率半导体开关的第二端与连接，所述输入侧第四功率半导体开关的第二端与所述输入侧支撑电容的第二端连接；
所述输出侧滤波电感的第一端与所述高频变压器连接，所述输出侧滤波电感的第二端与所述输出侧第一功率半导体的第一端连接，所述输出侧第一功率半导体的第二端与所述H桥变流器连接，所述输出侧第二功率半导体开关的第一端与所述输出侧第一功率半导体的第一端连接，所述输出侧第二功率半导体开关的第二端与所述H桥变流器连接；所述输出侧第三功率半导体开关的第一端经由所述高频变压器与所述输出侧滤波电感连接，所述输出侧第三功率半导体开关的第二端与所述输出侧第一功率半导体的第二端连接，所述输出侧第四功率半导体开关的第一端与所述输出侧第三功率半导体开关的第一端连接，所述输出侧第四功率半导体开关的第二端与所述输出侧第二功率半导体开关的第二端连接，所述输出侧支撑电容的第一端与所述输出侧第一功率半导体的第二端连接，所述输出侧支撑电容的第二端与输出侧第二功率半导体开关的第二端连接。
9.根据权利要求6所述的一种电源装置，其特征在于：所述H桥变流器包括两个直流端子，所述H桥变流器的两个直流端子与所述高频隔离DC/DC变流器的第二侧的两个直流端子连接。
10.根据权利要求9所述的一种电源装置，其特征在于：所述H桥变流器还包括两个交流端子，每个所述功率子模块中相邻的所述H桥变流器通过两个所述交流端子相互连接。
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