[发明专利]双升压/双降压组合式交－交变换电路

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种双升压/双降压组合式交-交变换电路，属电能变换装置中的交-交变频技术。

背景技术

目前，变频交流电源技术由于其存在系统部件少、结构简单、效率高、重量轻、体积小、成本低、可靠性高、可维护性好等多方面的优点，在飞机交流电源、静止无功补偿(SVG)、统一潮流控制器(UPFC)、超导磁能储存(SMES)、四象限交流电机驱动、太阳能、风能等可再生能源的并网发电、有源电力滤波(APF)、大容量UPS等多种场合都得到了广泛的应用。

在现代化的飞机上，变频交流电源系统已经取代了传统的变速恒频电源系统和恒速恒频电源系统。因变频交流电源系统只需经过次能量变换，即发电机将发动机的机械能转化为电能。从而避免了传统的技术需要经过两次能量变换的麻烦。近年来，以美、欧为代表的世界各航空大国都加强了变频交流电源系统的研究。大型民用机用电量大，且对频率变化没有要求可以直接使用变频交流电的用电设备比例较高，变频交流电源系统显得更为优越，代表当前大型民机先进水平的欧洲空客公司的A380和美国波音公司的B787飞机均采用了变频交流电源系统。变频交流电源系统也是我国未来大型飞机电源系统的首选方案。

目前国内外采用的PWM整流/逆变电路以半桥或全桥结构为主。该电路拓扑的主要不足是：开关管串联，存在开关管直通短路的隐患。同时该电路的续流二极管为开关管的寄生二极管，它的反向恢复时间相当长，导致大的反向恢复损耗。这两个问题使这种PWM交-交变换电路的可靠性和变换效率受到了影响。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的问题，提出一种新型的PWM交-交变换电路，该电路适用于可再生能源的并网发电、有源电力滤波(APF)、大容量UPS以及新一代飞机变频电源等各种要求高稳定性、高效率的场合。

技术方案：

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种双升压/双降压组合式交-交变换电路，包括输入电源、第一升压桥臂电路、第二升压桥臂电路和第一降压桥臂电路、第二降压桥臂电路、中间直流环节电路、输出滤波电路，中间直流环节电路包括第一电容和第二电容，第一电容与第二电容串联，且串联点接地，其特征在于：第一升压桥臂电路包括第一功率开关管、第一电感、第一二极管，第一功率开关管的源极接第一二极管的阴极，两者接头处引出线接第一电感的一端；第二升压桥臂电路包括第二功率开关管、第二二极管、第二电感，第二功率开关管的漏极接第二二极管的阳极，两者接头处引出线接第二电感的一端；第一功率开关管的漏极与第二二极管的阴极相连，第一二极管的阳极与第二功率开关管的源极相连，第一电感的另一端与第二电感的另一端相连接，且两者接头处引出线接电源；第二功率开关管的源极接第二电容的另一端，第二二极管的阴极接第一电容的另一端；第一降压桥臂电路包括第三功率开关管、第三电感、第三二极管，第三功率开关管的源极接第三二极管的阴极，两者接头处引出线接第三电感的一端；第二降压桥臂电路包括第四功率开关管、第四电感、第四二极管，第四功率开关管的漏极接第四二极管的阳极，两者接头处引出线接第四电感的一端；第三功率开关管的漏极与第四二极管的阴极相连，第三二极管的阳极与第四功率开关管的源极相连；第三电感的另一端和第四电感的另一端相连接，两者接头处引出线接输出滤波电路；第二二极管的阴极接第三功率开关管的漏极，第二功率开关管的源极与第三二极管的阳极相连接。

本发明双升压/双降压组合式交-交变换电路，由前后两级构成。前级为双升压式PWM整流电路，包括第一升压桥臂电路和第二升压桥臂电路，在输入电流的正半周第二升压桥臂电路工作，在输入电流的负半周第一升压桥臂电路工作。后级为双降压式电路，包括第一降压桥臂电路和第二降压桥臂电路，在输出电流的正半周第一降压桥臂电路工作，在输出电流的负半周第二降压桥臂电路工作。

前后两级都采用电流滞环控制方法，电路适用于飞机变频电源以及UPS、新能源发电、统一潮流控制、有源滤波等中大功率、要求高效率的场合。

本发明既可以实现变频输入恒频输出，也可以实现恒频输入变频输出的交流电压变换。另外通过恰当的组合，可以构成三相输入/三相输出，单相输入/三相输出和三相输入/单相输出等交-交变换电路。