[发明专利]一种桥式交流斩波功率变换器

说明书

 

技术领域

本发明涉及的是电力电子技术领域，具体是一种桥式交流斩波功率变换器。

背景技术

AC/AC变换作为电力电子技术领域重要组成部分，近年来得到大量研究。交流斩波功率变换器利用PWM控制双向电力电子开关调节交流电压。斩波变换器输出电压稳定，谐波含量低，克服传统电压调节器响应速度慢、对电网污染严重的缺点，广泛应用于电力电子变压器、动态电压调节器、电力系统稳定控制、动态无功补偿等领域。

目前交流斩波功率变换器的双向开关是由单向全控器件组合而成。采用多个单管进行组合，模块间连线较多，线路寄生参数影响换流过程。

经对现有文献检索发现，中国专利公开号为CN101707479A，专利名称为：桥式双向电子开关及用它构成的交流斩波器主电路，该申请案采用单管全控型开关器件与快恢复二极管整流桥并联组成的双向开关，但是该方法换流过程复杂，在高频开关情况下，功率损耗大，换流过程中的浪涌电流容易损坏快恢复二极管，寿命较短。

经对现有文献检索发现，中国专利公开号为CN101588132A，专利名称为：一种交流斩波器及其斩波方法，该方案由全控型开关器件反向串联组成双向开关，需要设计隔离的驱动电路。对于单相电路，反向串联结构的斩波拓扑需要设计四路驱动电路，三相电路中的驱动电路设计将更为复杂。

发明内容

本发明要解决是双向全控电力电子开关结构复杂，换流过程繁琐，在高频开关情况下，功率损耗大，换流过程中的浪涌电流容易损坏快恢复二极管，寿命较短和驱动电路设计复杂等技术问题，提供一种桥式交流斩波功率变换器。

为解决上述现有技术的不足，本发明采用的技术方案如下：

一种桥式交流斩波功率变换器，包括交流电源和负载，还包括：功率变换主电路模块、光耦隔离模块、控制信号发生模块、检测模块和辅助电源模块，所述交流电源分别与功率变换主电路模块和辅助电源模块相连，所述功率变换主电路模块与负载和光耦隔离模块相连，所述光耦隔离模块与控制信号发生模块相连，所述检测模块与功率变换主电路模块、负载和控制信号发生模块相连，辅助电源模块分别与功率变换主电路模块、控制信号发生模块、光耦隔离模块和检测模块相连。

所述的功率变换主电路模块包括：输入滤波电感Li、输入滤波电容Ci、两个半桥功率模块IPM1和IPM2、输出滤波电感L和输出滤波电容C，其中：输入滤波电感Li的一端作为功率变换主电路模块一个输入端口，输入滤波电感Li的另一端和输入滤波电容Ci的一端均与第一半桥功率模块IPM1的C1极相连，输入滤波电容Ci的另一端与第二半桥功率模块IPM2的C1极相连作为功率变换主电路模块的另一个输入端口，该输入端与交流电源和辅助电源模块相连，第一半桥功率模块IPM1的E2极与第二半桥功率模块IPM2的E2极相连，第一半桥功率模块IPM1的C2极与输出滤波电感L的一端相连，输出滤波电感L的另一端与输出滤波电容C的一端相连作为功率变换主电路模块的一个输出端口，第二半桥功率模块IPM2的C2极与输出滤波电容C的另一端相连作为功率变换主电路模块的另一个输出端口，该输出端与检测模块和负载相连；半桥功率模块IPM1、IPM2的G1、G2、G3、G4与光耦隔离模块相连传输PWM信号。

所述半桥功率模块为智能功率模块IPM。

所述的光耦隔离模块包括：第一光耦隔离电路、第二光耦隔离电路，第三光耦隔离电路、第四光耦隔离电路；其中：光耦隔离电路与半桥功率模块半桥功率模块IPM1、IPM2的G1、G2、G3、G4相连传输PWM信号；光耦隔离模块接收辅助电源模块提供的直流电，传输控制信号发生模块发出的PWM控制信号。

所述的控制信号发生模块是数字信号处理器、微控制器和复杂可编程逻辑器中的一种。

所述的检测模块包括：两个电压互感器、电流互感器和信号调理电路，其中：两个电压互感器分别与功率变换主电路模块的输出端和负载相连，传输功率变换主电路的输出电压和负载电压信号，电流互感器与负载相连传输电流信号，信号调理电路的输入端分别与电压互感器和电流互感器相连传输功率变换主电路的输出电压、负载电压和电流信号。