單級雙向升降壓整流器制造技術

本發明專利技術涉及單級雙向升降壓整流器，屬于電力電子變換器的技術領域。所述單級雙向升降壓整流器包括依次連接的開關單元、輸入濾波單元、整流橋、輸出濾波單元；其輸入端與交流電源連接，輸出端接直流負載。開關單元包括第一互補雙向電力電子開關、第二互補雙向電力電子開關。升壓模式時，第二互補雙向電力電子開關常通，電路等效為傳統升壓整流器，實現升壓輸出；降壓模式時，第一和第二互補雙向電力電子開關互補導通，實現降壓輸出。本發明專利技術所述的單級雙向升降壓整流器無需降壓變換電路實現了整流器的升降壓輸出，同時實現了雙向傳輸能量。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及單級雙向升降壓整流器，屬于電力電子變換器的

技術介紹
整流器廣泛應用于通信電源，不間斷供電電源，蓄電池充電電源等場合。傳統的整流器電路拓撲包括電壓源整流器和電流源整流器兩類。電壓源整流器的輸出電壓高于交流輸入電壓，因此電壓源整流器本質上是一個升壓型整流器，為了實現降壓變換的功能，需要額外增加一級降壓變換電路，導致變換器整體結構復雜。電流源整流器本質上是一個降壓型整流器，為了實現升壓變換的功能，需要額外增加一級升壓變換電路，導致變換器整體結構復雜。電流源整流器只能實現單向功率傳輸，能量不能雙向流動。為了解決電壓源整流器和電流源整流器存在的上述問題，學者提出了 Z源整流器的概念，通過弓I入一個z源網絡將整流器主電路與電源耦合起來。與電壓源和電流源整流器相比，z源整流器能夠提供升降壓變換的功能，但引入了額外的由電感，電容組成的無源元件，增加了系統的體積，重量和實現成本，同時控制復雜。國內外又在此基礎上陸續提出了一些改型的z源變換電路，其本質都是通過引入無源元件來實現升壓，都存在上述問題。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對上述
技術介紹
的不足，提供了單級雙向升降壓整流器。本專利技術為實現上述專利技術目的采用如下技術方案。一種單級雙向升降壓整流器，其輸入端與交流電源連接，輸出端接直流負載；所述單級雙向升降壓整流器包括依次連接的開關單元、輸入濾波單元、整流橋、輸出濾波單元，其中 開關單元包括第一互補雙向電力電子開關、第二互補雙向電力電子開關，第一互補雙向電力電子開關包括第一開關管、第二開關管，第二互補雙向電力電子開關包括第三開關管、第四開關管； 輸入濾波單元為濾波電感； 整流橋為單相整流橋； 輸出濾波單元為直流濾波電容； 所述第四開關管陽極、第二開關管陽極為所述單級雙向升降壓整流器輸入端端子；所述直流濾波電容兩級為所述單級雙向升降壓整流器輸出端端子； 所述第一開關管陰極與第二開關管陰極連接；所述第三開關管陰極與第四開關管陰極連接；所述第一開關管陽極、第三開關管陽極分別與濾波電感一端相連；所述濾波電感另一端接單相整流橋一個橋臂的中點，所述單相整流橋另一橋臂中點與所述第二開關管陽極連接；所述直流濾波電容與所述單相整流橋第二橋臂并聯。所述一種單級雙向升降壓整流器中，開關管包括MOS管和功率二極管，MOS管的漏極與功率二極管的陰極連接，MOS管的源極與功率二極管的陽極連接。所述一種單級雙向升降壓整流器中，開關管包括IGBT管和功率二極管，IGBT管的集電極與功率二極管的陰極連接，IGBT管的發射極與功率二極管的陽極連接。一種單級雙向升降壓整流器，其輸入端與交流電源連接，輸出端接直流負載；所述單級雙向升降壓整流器包括依次連接的開關單元、輸入濾波單元、整流橋、輸出濾波單元，其中: 開關單元包括第一互補雙向電力電子開關、第二互補雙向電力電子開關，第一互補雙向電力電子開關包括第一開關管、第二開關管、第三開關管，第二互補雙向電力電子開關包括第四開關管、第五開關管、第六開關管； 輸入濾波單元包括=A相濾波電感、B相濾波電感、C相濾波電感； 整流橋為二相整流橋； 輸出濾波單元直流濾波電容； 所述第四開關管陽極、第五開關管陽極、第六開關管陽極為所述單級雙向升降壓整流器輸入端端子；所述直流濾波電容兩級為所述單級雙向升降壓整流器輸出端端子； 所述第四開關管陰極、第一開關管陽極分別與A相濾波電感一端連接；所述A相濾波電感另一端與三相整流橋第一橋臂中點連接；所述第五開關管陰極、第二開關管陽極分別與B相濾波電感一端連接；所述B相濾波電感另一端與三相整流橋第二橋臂中點連接；所述第六開關管陰極、第三開關管陽極分別與C相濾波電感一端連接；所述C相濾波電感另一端與三相整流橋第三橋臂中點連接；所述直流濾波電容與所述三相整流橋第三橋臂并聯；所述第一開關管陰極、第二開關管陰極、第三開關管陰極均接地。所述一種單級雙向升降壓整流器中，開關管包括MOS管和功率二極管，MOS管的漏極與功率二極管的陰極連接，MOS管的源極與功率二極管的陽極連接。所述一種單級雙向升降壓整流器中，開關管包括IGBT管和功率二極管，IGBT管的集電極與功率二極管的陰極連接，IGBT管的發射極與功率二極管的陽極連接。本專利技術采用上述技術方案，具有以下有益效果:無需降壓變換電路即可實現降壓輸出和升壓輸出，同時實現了雙向傳輸能量，進而簡化了整流器的結構。附圖說明圖1為單級單相雙向升降壓整流器的框圖。圖2為具體實施例1的電路圖。圖3至圖5為具體實施例1在輸入電壓Vi=90V，R=20Q時的實驗波形圖。圖6至圖8為具體實施例1在輸入電壓Vi=264V，R=20 Ω時的實驗波形圖。圖9為具體實施例2的電路圖。圖10至圖12為具體實施例2在輸入電壓Vi=90V，R=20 Ω時的實驗波形圖。圖13至圖15為具體實施例2在輸入電壓Vi=264V，R=20 Ω時的實驗波形圖。圖中標號說明:E為交流電壓源、Qf Q12為第一至第十二開關管，L為濾波電感、C為直流濾波電容，R為直流負載，La、Lb、Lc為A、B、C相濾波電感。具體實施例方式下面結合附圖對專利技術的技術方案進行詳細說明: 本專利技術所述的單級雙向升降壓整流器如圖1所示，其輸入端與交流電源E連接，輸出端接直流負載R ;所述單級雙向升降壓整流器包括依次連接的開關單元、輸入濾波單元、整流橋、輸出濾波單元。具體實施例1:單級單相雙向升降壓整流器。如圖2所示的單級單相雙向升降壓整流器，包括開關單元、濾波電感L、單相整流橋、直流濾波電容C。單相整流橋包括兩個橋臂，第一橋臂包括第五、第六開關管Q5、Q6，第二橋臂包括第七、第八開關管Q7、Q8。第五開關管Q5的陰極與第六開關管Q6的陽極連接，第七開關管Q7的陰極與第八開關管Q8的陽極連接，第五開關管Q5陽極與第七開關管Q7陽極的連接點為單相整流橋的正端，第六開關管Q6陰極與第八開關管Q8陰極的連接點為單相整流橋的負端。第五、第六、第七、第八開關管Q5、Q6、Q7、Q8采用SPWM調制策略。開關單元包括第一互補雙向電力電子開關、第二互補雙向電力電子開關，第一互補雙向電力電子開關包括第一開關管Q1、第二開關管Q2，第二互補雙向電力電子開關包括第三開關管Q3、第四開關管Q4。第四開關管Q4陽極、第二開關管Q2陽極為所述單級雙向升降壓整流器輸入端端子，直流濾波電容C兩級為所述單級雙向升降壓整流器輸出端端子。第一開關管Ql陰極與第二開關管Q2陰極連接；第三開關管Q3陰極與第四開關管Q4陰極連接；第一開關管Ql的陽極、第三開關管Q3的陽極分別與濾波電感L 一端相連；濾波電感L另一端接單相整流橋一個橋臂的中點，單相整流橋另一橋臂中點與第二開關管Q2陽極連接；直流濾波電容C與所述單相整流橋第二橋臂并聯。兩組互補雙向電力電子開關采用恒定互補占空比控制策略。第一、二、三、四開關管Q1、Q2、Q3、Q4的具體開關方式為:當輸入交流電壓為正時,第二、第三開關管Q2、Q3常通，第一、第四開關管Q1、Q4帶有死區時間互補開關；當交流電壓為負時，第一、第四開關管Ql、Q4常通，第二、第三開關管Q2、Q3帶有死區時間互補開關。通過上述開關方式，能實現而第一和第二互補單相雙向電力電子開關的自然換流，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種單級雙向升降壓整流器，其輸入端與交流電源連接，輸出端接直流負載；其特征在于所述單級雙向升降壓整流器包括依次連接的開關單元、輸入濾波單元、整流橋、輸出濾波單元，其中：開關單元包括第一互補雙向電力電子開關、第二互補雙向電力電子開關，第一互補雙向電力電子開關包括第一開關管（Q1）、第二開關管（Q2），第二互補雙向電力電子開關包括第三開關管（Q3）、第四開關管（Q4）；輸入濾波單元為濾波電感（L）；整流橋為單相整流橋；輸出濾波單元為直流濾波電容（C）；所述第四開關管（Q4）陽極、第二開關管（Q2）陽極為所述單級雙向升降壓整流器輸入端端子；所述直流濾波電容（C）兩級為所述單級雙向升降壓整流器輸出端端子；所述第一開關管（Q1）陰極與第二開關管（Q2）陰極連接；所述第三開關管（Q3）陰極與第四開關管（Q4）陰極連接；所述第一開關管（Q1）陽極、第三開關管（Q3）陽極分別與濾波電感（L）一端相連；所述濾波電感（L）另一端接單相整流橋一個橋臂的中點，所述單相整流橋另一橋臂中點與所述第二開關管（Q2）陽極連接；所述直流濾波電容（C）與所述單相整流橋第二橋臂并聯。

【技術特征摘要】
1.一種單級雙向升降壓整流器，其輸入端與交流電源連接，輸出端接直流負載；其特征在于所述單級雙向升降壓整流器包括依次連接的開關單元、輸入濾波單元、整流橋、輸出濾波單元，其中: 開關單元包括第一互補雙向電力電子開關、第二互補雙向電力電子開關，第一互補雙向電力電子開關包括第一開關管(Q1)、第二開關管(Q2)，第二互補雙向電力電子開關包括第三開關管(Q3)、第四開關管(Q4)； 輸入濾波單元為濾波電感(L)； 整流橋為單相整流橋； 輸出濾波單元為直流濾波電容(C)； 所述第四開關管(Q4)陽極、第二開關管(Q2)陽極為所述單級雙向升降壓整流器輸入端端子；所述直流濾波電容(C)兩級為所述單級雙向升降壓整流器輸出端端子； 所述第一開關管(Ql)陰極與第二開關管(Q2)陰極連接；所述第三開關管(Q3)陰極與第四開關管(Q4)陰極連接；所述第一開關管(Ql)陽極、第三開關管(Q3)陽極分別與濾波電感(L)一端相連；所述濾波電感(L)另一端接單相整流橋一個橋臂的中點，所述單相整流橋另一橋臂中點與所述第二開關管(Q2)陽極連接；所述直流濾波電容(C)與所述單相整流橋第二橋臂并聯。2.根據權利要求1所述的一種單級雙向升降壓整流器，其特征在于所述開關管包括MOS管和功率二極管，MOS管的漏極與功率二極管的陰極連接，MOS管的源極與功率二極管的陽極連接。3.根據權利要求1所述的一種單級雙向升降壓整流器，其特征在于所述開關管包括IGBT管和功率二極管，IGBT管的集電極與功率二極管的陰極連接，IGBT管的發射極與功率二極管的陽極連接。4.一種單級雙向升降壓整流器，其輸入端與交流電源連接，輸出端接直流負載；其特征在于所述單級雙向升降壓整流器包括依次連接的開關單元、輸入濾波單元、整流橋、輸出濾波單元，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：湯雨，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：