[发明专利]一种直流降半压四象限整流器

说明书

本发明属于电力电子变换及新能源发电技术领域，尤其涉及一种直流降半压四象限整流器(DHV‑FQR)。该整流器的新型电路结构针对传统的电压源桥式FQR存在的一个明显的缺点，即，为了保证其正常工作，尤其是为了达到对交流侧瞬态电流波形优良的控制性能，必须使直流侧电压升得足够高，导致其应用范围受到限制，本专利提供了一种直流侧降半压式四象限整流器，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，其直流侧工作电压比传统结构可以降低近似一半，适合于直流侧额定工作电压具有较低要求的电力电子变换应用场合。

技术领域

本发明涉及一种新型直流降半压四象限整流器，属于电力电子变换及新能源发电技术领域。

背景技术

电压源型四象限PWM整流器(FQR,Four-Quadrant Rectifier)，由于其交流侧电流相对于交流电压之间的相位可以在0°～±180°四个象限任意设置，而且其电流波形也可以通过瞬态电流跟踪进行灵活控制，因而赋予四象限PWM整流器有四大性能优势，主要包括：

1)交流侧电流可以按照设定的波形进行跟踪控制，尤其在常用的正弦波情况下，对电网无谐波污染；

2)交流侧可以通过电流控制呈现感性、容性或功率因数等于1；

3)交-直流侧能量可双向传送，直流侧能量可逆变到交流侧(电网)；

4)直流侧电压U_d稳定且可调。

因此通常FQR应用并不仅用于双向AC/DC变换(PWM可逆整流)，而且在实现电力有源滤波、电力系统无功补偿和太阳能、风力发电等新能源变换及并网逆变等方面都有十分广泛的应用。就FQR的拓扑结构而言，以三相或单相电压源型桥式电路结构的应用尤为广泛。但是，众所周知，电压源桥式FQR结构存在有一个明显的缺点，即为了保证其正常工作，尤其是为了保证其交流侧电流波形的瞬态可控性，必须使其直流侧电压升得足够高，此特征源于电压型桥式FQR的升压式拓扑，使其应用范围受到了一定限制，只能工作在高直流电压状态。

针对传统的桥式FQR结构存在的上述缺陷，本专利提出了一种直流侧降半压式四象限整流器新型电路结构(DHV-FQR，Direct HalfVoltage Four Quadrant Rectifier)，其直流侧工作电压比传统结构可以降低近似一半，适合于直流侧额定工作电压具有较低要求的电力电子变换应用场合。

发明内容

本发明提供了一种直流降半压四象限整流器。针对传统的电压源桥式FQR存在的一个明显的缺点，即，为了保证其正常工作，尤其是为了达到对交流侧瞬态电流波形优良的控制性能，必须使直流侧电压升得足够高，导致其应用范围受到限制，本专利提出了一种直流侧降半压式四象限整流器(DHV-FQR)新型电路结构，其直流侧工作电压比传统结构可以降低近似一半，适合于直流侧额定工作电压具有较低要求的电力电子变换应用场合。

针对传统桥式FQR结构存在的技术问题，本发明采用的具体技术方案归纳如下：

一种直流降半压四象限整流器，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；

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；

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其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；