[发明专利]一种直流降半压四象限整流器

权利要求书

1.一种直流降半压四象限整流器，其特征在于，包括电源输入电路单元、交叉H桥电路单元和输出负载单元；

所述的电源输入电路单元包括第一交流电源e_k和与之相串联的第一输入电感L1；

所述的交叉H桥电路单元包括三部分：1)H形桥式结构的一个对角两桥臂，即第一开关管T1及其反并联的第一二极管D1，第二开关管T2及其反并联的第二二极管D2；2)H形桥式结构的另一个对角两桥臂，即第一电容C1，C1正极性端接第一开关管T1的集电极，C1负极性端接第二开关管T2的发射极；第二电容C2，C2正极性端接第二开关管T2的集电极，C2负极性端接第一开关管T1的发射极；3)第二电感L2跨接于交叉H桥的两个中间点，即L2左端接开关管T2的集电极，L2右端接开关管T1的集电极；

所述的输出负载单元包括以交叉H桥电路单元的第一电容C1端电压作为直流降半压四象限整流器的输出端，以及该直流电压输出端所接无源负载等效阻抗，或者带有反电势的等效阻感负载；

电源输入电路单元以并联方式接于交叉H桥电路单元的第一开关管T1的发射极与第二开关管T2的发射极之间；输出负载单元以并联方式接于第一电容C1的正负两端之间；

第一交流电源e_k为低频率、幅度为E_km的交流正弦电压；要求在稳态下直流侧平均输出电压U_d1满足：U_d1E_km。

2.根据权利要求1所述的直流降半压四象限整流器，其特征在于，第一开关管T1和第二开关管T2采用与传统的单相半桥式四象限整流器相同的正弦型PWM控制方式，包括其正弦调制波的频率与输入交流电源e_k相同，相位满足与e_k的同步和对交流侧电流i_k的控制要求。

3.根据权利要求1或2所述的直流降半压四象限整流器，其特征在于，该直流降半压四象限整流器的整流状态在一定条件下会逆转为逆变状态，即，输出负载单元可代之以直流电压源U_d1，U_d1的极性及幅值均与电容C1端电压的要求相同，交叉H桥电路单元满足相应的正弦型PWM控制要求，能够将直流电压源U_d1能量逆变到输入电路单元，被交流电源e_k所吸收，并通过交流电源e_k反送至交流电网中。

4.根据权利要求1所述的直流降半压四象限整流器，其特征在于，该整流器作为DHV型FQR变换单元，以三个或者两个DHV单元可以分别构成三相FQR或者单相FQR；各FQR单元的直流侧输出端并联，共用同一只滤波电容；三相FQR结构中，输入交流电源电压三相对称；单相FQR结构中，交流电源输入有两种方式：1)交流侧两个输入电源电压e₁和e₂等幅反相；2)一个交流电源e＝2e₁跨接于两输入端之间，此时输入回路的两只滤波电感L1亦合并为一只且大小加倍。

5.根据权利要求1所述的直流降半压四象限整流器，在第一电容C1和第二电容C2端电压U_d1、U_d2分别接自两个相同直流电压源的对称逆变情况下，将第二电感L2省掉。

6.根据权利要求1所述的直流降半压四象限整流器，其特征在于，第一开关管T1和第二开关管T2选用IGBT或VDMOSFET快速全控型器件，第一二极管D1和第二二极管D2采用高压快恢复电力二极管，第一电容C1和第二电容C2选用电解电容，第二电感L2采用铁氧体磁芯电感，磁路留有气隙。