CN205490225U - 一种高频斩波隔离型双向ac/dc电路 - Google Patents
一种高频斩波隔离型双向ac/dc电路 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提出了一种高频斩波隔离型双向AC/DC电路，包括：滤波电抗器、PWM变流器、高频变压器原边H桥臂、高频变压器、高频变压器副边H桥臂；其中，滤波电抗器对输入的交流电源进行滤波；PWM变流器为由6个开关管组成的三相全桥电路，PWM变流器与高频变压器原边H桥臂之间通过电容器滤波；高频变压器原边H桥臂由四个开关管组成，桥臂公共点连接高频变压器原边；高频变压器副边H桥臂由四个开关管组成，桥臂公共点连接高频变压器副边。本实用新型的高频斩波隔离型双向AC/DC电路降低了整机重量，减小了体积，提高了整机的功率密度。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子领域，特别涉及一种高频斩波隔离型双向AC/DC电路。
背景技术
随着科技和生产的发展，对双向AC/DC变换器的需求逐渐增多，主要有直流不停电电源***、航空电源***、光伏电池、电动汽车等车载电源、舰载电源、蓄电池储能等应用场合。这类变换器具有高功率密度，高转换效率，功率能双向流动。
图1所示为现有的工频隔离型AC/DC变换器，采用工频变压器T10进行电压隔离，L10、L20、L30为滤波电感，通过控制开关管V10~V60的脉冲可以实现由AC到DC的充电控制或者由DC到AC的放电控制。
现有的工频隔离型AC/DC变换器可以实现功率双向流动，采用工频变压器进行隔离和电压变换，工频变压器体积和重量都很大，造成设备的功率密度低，并且工频变压器工作时噪音很大；AC/DC的直流输出调节范围窄，因为是BOOST工作模式，当电网电压升高时，AC/DC的直流输出电压不能够维持在基准值；从成本上来讲，工频变压器采用铜铝等金属材料加工而成，成本高。
实用新型内容
为解决上述工频隔离型AC/DC变换器的不足，本实用新型提出一种高频斩波隔离型双向AC/DC电路。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种高频斩波隔离型双向AC/DC电路，包括：滤波电抗器、PWM变流器、高频变压器原边H桥臂、高频变压器、高频变压器副边H桥臂；
其中，滤波电抗器对输入的交流电源进行滤波；
PWM变流器为由6个开关管组成的三相全桥电路，PWM变流器与高频变压器原边H桥臂之间通过电容器滤波；
高频变压器原边H桥臂由四个开关管组成，桥臂公共点连接高频变压器原边；
高频变压器副边H桥臂由四个开关管组成，桥臂公共点连接高频变压器副边。
可选地，所述高频变压器原边H桥臂和高频变压器副边H桥臂的8个开关管为IGBT，每个开关管包括反并联的等效二极管。
可选地，当工作在充电方式时，高频变压器原边H桥臂开关管工作在移相BUCK模式下，将电容器两端直流电流变换为高频电流，经过高频变压器变换到副边，再经过高频变压器副边H桥臂开关管的等效二极管整流后变为直流电流传送到负载侧。
可选地，当工作在放电方式时，高频变压器副边H桥臂开关管工作在移相BUCK模式，将负载侧的直流电流逆变为高频交流电流，经过高频变压器将能量传送到原边，经过高频变压器原边H桥臂开关管的等效二极管整流后变为直流电流，再通过PWM变流器将能量返送回交流电网。
本实用新型的有益效果是：
（1）高频变压器的使用，取代了传统的工频变压器，降低了整机重量，减小了体积，提高了整机的功率密度，采用高频隔离变压器，在同等功率条件下，体积仅为工频变压器的20%；
（2）采用高频移相BUCK技术，AC/DC的输入电压允许的范围宽。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的工频隔离型AC/DC变换器的电路图；
图2为本实用新型一种高频斩波隔离型双向AC/DC电路的电路图；
图3为本实用新型一种高频斩波隔离型双向AC/DC电路充电状态的等效电路图；
图4为本实用新型一种高频斩波隔离型双向AC/DC电路放电状态的等效电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型提出了一种高频斩波隔离型双向AC/DC电路，如图2所示，包括滤波电抗器、PWM变流器、高频变压器原边H桥臂、高频变压器、高频变压器副边H桥臂。
其中，滤波电抗器包括电感器L1~L3，对输入的交流电源进行滤波。
PWM变流器为由6个开关管V1~V6组成的三相全桥电路，PWM变流器与高频变压器原边H桥臂之间通过电容器C1滤波。
高频变压器原边H桥臂由四个开关管Vt1~Vt4组成，桥臂公共点连接高频变压器T1原边；高频变压器副边H桥臂由四个开关管Vt5~Vt8组成，桥臂公共点连接高频变压器T1副边。上述开关管Vt1~Vt8为IGBT，每个开关管包括反并联的等效二极管Vtd1~Vtd8。
本实用新型的高频斩波隔离型双向AC/DC电路，当工作在充电方式时，其等效电路如图3所示，高频变压器原边H桥臂开关管Vt1~Vt4工作在移相BUCK模式下，将C1两端直流电流变换为高频电流，经过高频变压器T1变换到副边，再经过高频变压器副边H桥臂开关管Vt5~Vt8的等效二极管Vtd5~Vtd8整流后变为直流电流传送到负载侧。
当工作在放电方式时，等效电路如图4所示，高频变压器副边H桥臂开关管Vt5~Vt8工作在移相BUCK模式下，将负载侧的直流电流逆变为高频交流电流，经过高频变压器将能量传送到原边，经过高频变压器原边H桥臂开关管Vt1~Vt4的等效二极管Vtd1~Vtd4整流后变为直流电流，再通过PWM变流器将能量返送会交流电网。
本实用新型的高频斩波隔离型双向AC/DC电路工作在充电模式时，低压侧等效为二极管不控整流，工作在放电模式时，高压侧等效为二极管不控整流，具有控制简单、可靠性高的特点。
本实用新型的高频斩波隔离型双向AC/DC电路中，高频变压器的使用，取代了传统的工频变压器，降低了整机重量，减小了体积，提高了整机的功率密度，采用高频隔离变压器，在同等功率条件下，体积仅为工频变压器的20%；采用高频移相BUCK技术，AC/DC的输入电压允许的范围宽，而工频型AC/DC电路的输入电压范围窄，当电网电压升高时，工频型AC/DC不能保持正常的电压输出。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种高频斩波隔离型双向AC/DC电路，其特征在于，包括：滤波电抗器、PWM变流器、高频变压器原边H桥臂、高频变压器、高频变压器副边H桥臂；
其中，滤波电抗器对输入的交流电源进行滤波；
PWM变流器为由6个开关管组成的三相全桥电路，PWM变流器与高频变压器原边H桥臂之间通过电容器滤波；
高频变压器原边H桥臂由四个开关管组成，桥臂公共点连接高频变压器原边；
高频变压器副边H桥臂由四个开关管组成，桥臂公共点连接高频变压器副边。
2.如权利要求1所述的高频斩波隔离型双向AC/DC电路，其特征在于，所述高频变压器原边H桥臂和高频变压器副边H桥臂的8个开关管为IGBT，每个开关管包括反并联的等效二极管。
3.如权利要求2所述的高频斩波隔离型双向AC/DC电路，其特征在于，当工作在充电方式时，高频变压器原边H桥臂开关管工作在移相BUCK模式下，将电容器两端直流电流变换为高频电流，经过高频变压器变换到副边，再经过高频变压器副边H桥臂开关管的等效二极管整流后变为直流电流传送到负载侧。
4.如权利要求2所述的高频斩波隔离型双向AC/DC电路，其特征在于，当工作在放电方式时，高频变压器副边H桥臂开关管工作在移相BUCK模式下，将负载侧的直流电流逆变为高频交流电流，经过高频变压器将能量传送到原边，经过高频变压器原边H桥臂开关管的等效二极管整流后变为直流电流，再通过PWM变流器将能量返送回交流电网。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN109033560A (zh) * | 2018-07-05 | 2018-12-18 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种电力电子电路的仿真方法 |
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| CN111726022A (zh) * | 2020-03-13 | 2020-09-29 | 南京理工大学 | 一种九桥臂单级隔离三相双向ac/dc变换器 |
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2016
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Denomination of utility model: A high frequency chopper isolating bidirectional AC/DC circuit Effective date of registration: 20171113 Granted publication date: 20160817 Pledgee: Qingdao high technology financing Company limited by guarantee Pledgor: QINGDAO GELIN NEW ENERGY TECHNOLOGIES CO.,LTD. Registration number: 2017370010075 |
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