宽范围输出三相隔离型双向单级式变换器的制作方法

本发明涉及电力电子，具体涉及一种宽范围输出三相隔离型双向单级式变换器。

背景技术：

1、相关技术中，隔离型交/直流双向变换器大多数采用两级式结构，由一级双向非隔离型交/直流变换器和一级双向隔离型直/直流变换器组成，两级之间通过电解电容连接。然而，该两级式隔离型交/直流双向变换器存在以下缺点：(1)两级式结构需要的开关数量较多，需要较大的磁性元件，因此造成损耗较高，从而导致变换器的工作效率和准确度较低；(2)采用全桥架构，输出电压受限。

技术实现思路

1、本发明为解决上述技术问题，提供了一种宽范围输出三相隔离型双向单级式变换器，仅包含一级功率变换，能够大大提高变换器的工作效率和准确度，并且在直流侧采用t型三电平结构，能够采用较少的开关管实现宽范围输出。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种宽范围输出三相隔离型双向单级式变换器，包括：三相交流侧电压端口、直流电压端口、第一至第三交流侧电路单元、第一至第三变压器以及宽电压输出单元，其中，所述三相交流端口包括第一至第六端口；所述直流电压端口包括第七端口和第八端口；第一变压器包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组设置有第一中心抽头，所述第一中心抽头与第一交流侧电路单元的第一端相连，所述第一绕组的两端分别与所述第一交流侧电路单元的第二端和第三端相连，所述第二绕组的两端分别与所述宽电压输出单元的第一个桥臂中点和第二个桥臂中点相连；第二变压器包括第三绕组和第四绕组，所述第三绕组设置有第二中心抽头，所述第二中心抽头与第二交流侧电路单元的第一端相连，所述第三绕组的两端分别与所述第二交流侧电路单元的第二端和第三端相连，所述第四绕组的两端分别与所述宽电压输出单元的第三个桥臂中点和第二个桥臂中点相连；第三变压器包括第五绕组和第六绕组，所述第五绕组设置有第三中心抽头，所述第三中心抽头与第三交流侧电路单元的第一端相连，所述第五绕组的两端分别与所述第三交流侧电路单元的第二端和第三端相连，所述第五绕组的两端分别与所述宽电压输出单元的第四个桥臂中点和第二个桥臂中点相连；所述第一交流侧电路单元的第四端和第五端分别与第一端口和第二端口相连；所述第二交流侧电路单元的第四端和第五端分别与第三端口和第四端口相连；所述第三交流侧电路单元的第四端和第五端分别与第五端和第六端口相连；所述宽电压输出单元的两端分别与所述第七端口和所述第八端口相连。

4、在本发明的一个实施例中，所述第一交流侧电路单元包括：第一滤波电路子单元、第一全桥式电路子单元、第一半桥式电路子单元、第一耦合电路子单元和第一母线电容，其中，所述第一滤波电路子单元的一端与所述第一端口相连，所述第一滤波电路子单元的另一端与所述第一中心抽头相连，所述第一全桥式电路子单元的两个桥臂中点通过所述第一耦合电路子单元分别与所述第一绕组的两端相连，所述第一全桥式电路子单元的两端分别与所述第一半桥式电路子单元的两端相连，所述第一半桥式电路子单元的桥臂中点与所述第二端口相连，所述第一半桥式电路子单元的两端还与所述第一母线电容相连；所述第二交流侧电路单元包括：第二滤波电路子单元、第二全桥式电路子单元、第二半桥式电路子单元、第二耦合电路子单元和第二母线电容，其中，所述第二滤波电路子单元的一端与所述第三端口相连，所述第二滤波电路子单元的另一端与所述第二中心抽头相连，所述第二全桥式电路子单元的两个桥臂中点通过所述第二耦合电路子单元分别与所述第三绕组的两端相连，所述第二全桥式电路子单元的两端分别与所述第二半桥式电路子单元的两端相连，所述第二半桥式电路子单元的桥臂中点与所述第四端口相连，所述第二半桥式电路子单元的两端还与所述第二母线电容相连；所述第三交流侧电路单元包括：第三滤波电路子单元、第三全桥式电路子单元、第三半桥式电路子单元、第三耦合电路子单元和第三母线电容，其中，所述第三滤波电路子单元的一端与所述第五端口相连，所述第三滤波电路子单元的另一端与所述第三中心抽头相连，所述第三全桥式电路子单元的两个桥臂中点通过所述第三耦合电路子单元分别与所述第五绕组的两端相连，所述第三全桥式电路子单元的两端分别与所述第三半桥式电路子单元的两端相连，所述第三半桥式电路子单元的桥臂中点与所述第六端口相连，所述第三半桥式电路子单元的两端还与所述第三母线电容相连。

5、在本发明的一个实施例中，所述第一全桥式电路子单元包括：串联的第一开关管和第二开关管以及串联的第三开关管和第四开关管，其中，所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第一端相连，所述第一开关管与所述第二开关管的连接点为所述第一全桥式电路子单元的一个桥臂中点；所述第三开关管的第二端与所述第四开关管的第一端相连，所述第三开关管与所述第四开关管的连接点为所述第一全桥式电路子单元的另一个桥臂中点，所述第三开关管的第一端与所述第一开关管的第一端相连，所述第四开关管的第二端与所述第二开关管的第二端相连；所述第二全桥式电路子单元包括：串联的第五开关管和第六开关管以及串联的第七开关管和第八开关管，其中，所述第五开关管的第二端与所述第六开关管的第一端相连，所述第五开关管与所述第六开关管的连接点为所述第二全桥式电路子单元的一个桥臂中点；所述第七开关管的第二端与所述第八开关管的第一端相连，所述第七开关管与所述第八开关管的连接点为所述第二全桥式电路子单元的另一个桥臂中点，所述第七开关管的第一端与所述第五开关管的第一端相连，所述第八开关管的第二端与所述第六开关管的第二端相连；所述第三全桥式电路子单元包括：串联的第九开关管和第十开关管以及串联的第十一开关管和第十二开关管，其中，所述第九开关管的第二端与所述第十开关管的第一端相连，所述第九开关管与所述第十开关管的连接点为所述第三全桥式电路子单元的一个桥臂中点；所述第十一开关管的第二端与所述第十二开关管的第一端相连，所述第十一开关管与所述第十二开关管的连接点为所述第三全桥式电路子单元的另一个桥臂中点，所述第十一开关管的第一端与所述第九开关管的第一端相连，所述第十二开关管的第二端与所述第十开关管的第二端相连。

6、在本发明的一个实施例中，所述第一半桥式电路子单元包括：串联的第十三开关管和第十四开关管，其中，所述第十三开关管的第二端与所述第十四开关管的第一端相连，所述第十三开关管与所述第十四开关管的连接点为所述第一半桥式电路子单元的桥臂中点，所述第十三开关管的第一端与所述第三开关管的第一端相连，所述第十四开关管的第二端与所述第四开关管的第二端相连；所述第二半桥式电路子单元包括：串联的第十五开关管和第十六开关管，其中，所述第十五开关管的第二端与所述第十六开关管的第一端相连，所述第十五开关管与所述第十六开关管的连接点为所述第二半桥式电路子单元的桥臂中点，所述第十五开关管的第一端与所述第七开关管的第一端相连，所述第十六开关管的第二端与所述第八开关管的第二端相连；所述第三半桥式电路子单元包括：串联的第十七开关管和第十八开关管，其中，所述第十七开关管的第二端与所述第十八开关管的第一端相连，所述第十七开关管与所述第十八开关管的连接点为所述第三半桥式电路子单元的桥臂中点，所述第十七开关管的第一端与所述第十一开关管的第一端相连，所述第十八开关管的第二端与所述第十二开关管的第二端相连。

7、在本发明的一个实施例中，所述第一耦合电路子单元包括：第一耦合电感和第二耦合电感，其中，所述第一耦合电感的一端与所述第一全桥式电路子单元的一个桥臂中点相连，所述第一耦合电感的另一端与所述第一绕组的一端相连；所述第二耦合电感的一端与所述第一全桥式电路子单元的另一个桥臂中点相连，所述第二耦合电感的另一端与所述第一绕组的另一端相连；所述第二耦合电路子单元包括：第三耦合电感和第四耦合电感，其中，所述第三耦合电感的一端与所述第二全桥式电路子单元的一个桥臂中点相连，所述第三耦合电感的另一端与所述第三绕组的一端相连；所述第四耦合电感的一端与所述第二全桥式电路子单元的另一个桥臂中点相连，所述第四耦合电感的另一端与所述第三绕组的另一端相连；所述第三耦合电路子单元包括：第五耦合电感和第六耦合电感，其中，所述第五耦合电感的一端与所述第三全桥式电路子单元的一个桥臂中点相连，所述第五耦合电感的另一端与所述第五绕组的一端相连；所述第六耦合电感的一端与所述第三全桥式电路子单元的另一个桥臂中点相连，所述第六耦合电感的另一端与所述第五绕组的另一端相连。

8、在本发明的一个实施例中，所述第一滤波电路子单元包括：第一滤波电感和第一电阻，其中，所述第一滤波电感的一端与第一端口相连，所述第一电阻的一端与所述第一滤波电感的另一端相连，所述第一电阻的另一端与所述第一中心抽头相连；所述第二滤波电路子单元包括：第二滤波电感和第二电阻，其中，所述第二滤波电感的一端与第三端口相连，所述第二电阻的一端与所述第二滤波电感的另一端相连，所述第二电阻的另一端与所述第二中心抽头相连；第三滤波电路子单元包括：第三滤波电感和第三电阻，其中，所述第三滤波电感的一端与第五端口相连，所述第三电阻的一端与所述第三滤波电感的另一端相连，所述第三电阻的另一端与所述第三中心抽头相连。

9、在本发明的一个实施例中，所述宽电压输出单元包括：串联的第十九开关管和第二十开关管，其中，所述第十九开关管的第二端与所述第二十开关管的第一端相连，所述第十九开关管与所述第二十开关管的连接点为所述宽电压输出单元的第一个桥臂中点；串联的第二十一开关管和第二十二开关管，其中，所述第二十一开关管的第二端与所述第二十二开关管的第一端相连，所述第二十一开关管的第一端与所述第十九开关管的第一端相连，所述第二十二开关管的第二端与所述第二十开关管的第二端相连，所述第二十一开关管与所述第二十二开关管的连接点为所述宽电压输出单元的第三个桥臂中点；串联的第二十三开关管和第二十四开关管，其中，所述第二十三开关管的第二端与所述第二十四开关管的第一端相连，所述第二十三开关管的第一端与所述第二十一开关管的第一端相连，所述第二十四开关管的第二端与所述第二十二开关管的第二端相连，所述第二十三开关管与所述第二十四开关管的连接点为所述宽电压输出单元的第四个桥臂中点；串联的第一电容和第二电容，其中，所述第一电容的一端与所述第二电容的一端相连，所述第一电容的另一端分别与所述第二十三开关管的第一端和所述第七端口相连，所述第二电容的另一端分别与所述第二十四开关管的第二端和所述第八端口相连，所述第一电容和第二电容的连接点为所述宽电压输出单元的第二个桥臂中点；串联的第二十五开关管和第二十六开关管，所述第二十五开关管的第一端与所述宽电压输出单元的第一个桥臂中点相连，所述第二十五开关管的第二端与所述第二十六开关管的第二端相连，所述第二十六开关管的第一端与所述宽电压输出单元的第二个桥臂中点相连；串联的第二十七开关管和第二十八开关管，所述第二十七开关管的第一端与所述宽电压输出单元的第三个桥臂中点相连，所述第二十七开关管的第二端与所述第二十八开关管的第二端相连，所述第二十八开关管的第一端与所述宽电压输出单元的第二个桥臂中点相连；串联的第二十九开关管和第三十开关管，所述第二十九开关管的第一端与所述宽电压输出单元的第四个桥臂中点相连，所述第二十九开关管的第二端与所述第三十开关管的第二端相连，所述第三十开关管的第一端与所述宽电压输出单元的第二个桥臂中点相连。

10、本发明的有益效果：

11、本发明的宽范围输出三相隔离型双向单级式变换器，仅包含一级功率变换，能够大大提高变换器的工作效率和准确度，并且在直流侧采用t型三电平结构，能够采用较少的开关管实现宽范围输出。