本發(fā)明涉及電力電子，具體涉及一種寬范圍輸出三相隔離型雙向單級(jí)式變換器。

背景技術(shù)：

1、相關(guān)技術(shù)中，隔離型交/直流雙向變換器大多數(shù)采用兩級(jí)式結(jié)構(gòu)，由一級(jí)雙向非隔離型交/直流變換器和一級(jí)雙向隔離型直/直流變換器組成，兩級(jí)之間通過電解電容連接。然而，該兩級(jí)式隔離型交/直流雙向變換器存在以下缺點(diǎn)：(1)兩級(jí)式結(jié)構(gòu)需要的開關(guān)數(shù)量較多，需要較大的磁性元件，因此造成損耗較高，從而導(dǎo)致變換器的工作效率和準(zhǔn)確度較低；(2)采用全橋架構(gòu)，輸出電壓受限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，提供了一種寬范圍輸出三相隔離型雙向單級(jí)式變換器，僅包含一級(jí)功率變換，能夠大大提高變換器的工作效率和準(zhǔn)確度，并且在直流側(cè)采用t型三電平結(jié)構(gòu)，能夠采用較少的開關(guān)管實(shí)現(xiàn)寬范圍輸出。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種寬范圍輸出三相隔離型雙向單級(jí)式變換器，包括：三相交流側(cè)電壓端口、直流電壓端口、第一至第三交流側(cè)電路單元、第一至第三變壓器以及寬電壓輸出單元，其中，所述三相交流端口包括第一至第六端口；所述直流電壓端口包括第七端口和第八端口；第一變壓器包括第一繞組和第二繞組，所述第一繞組設(shè)置有第一中心抽頭，所述第一中心抽頭與第一交流側(cè)電路單元的第一端相連，所述第一繞組的兩端分別與所述第一交流側(cè)電路單元的第二端和第三端相連，所述第二繞組的兩端分別與所述寬電壓輸出單元的第一個(gè)橋臂中點(diǎn)和第二個(gè)橋臂中點(diǎn)相連；第二變壓器包括第三繞組和第四繞組，所述第三繞組設(shè)置有第二中心抽頭，所述第二中心抽頭與第二交流側(cè)電路單元的第一端相連，所述第三繞組的兩端分別與所述第二交流側(cè)電路單元的第二端和第三端相連，所述第四繞組的兩端分別與所述寬電壓輸出單元的第三個(gè)橋臂中點(diǎn)和第二個(gè)橋臂中點(diǎn)相連；第三變壓器包括第五繞組和第六繞組，所述第五繞組設(shè)置有第三中心抽頭，所述第三中心抽頭與第三交流側(cè)電路單元的第一端相連，所述第五繞組的兩端分別與所述第三交流側(cè)電路單元的第二端和第三端相連，所述第五繞組的兩端分別與所述寬電壓輸出單元的第四個(gè)橋臂中點(diǎn)和第二個(gè)橋臂中點(diǎn)相連；所述第一交流側(cè)電路單元的第四端和第五端分別與第一端口和第二端口相連；所述第二交流側(cè)電路單元的第四端和第五端分別與第三端口和第四端口相連；所述第三交流側(cè)電路單元的第四端和第五端分別與第五端和第六端口相連；所述寬電壓輸出單元的兩端分別與所述第七端口和所述第八端口相連。

4、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一交流側(cè)電路單元包括：第一濾波電路子單元、第一全橋式電路子單元、第一半橋式電路子單元、第一耦合電路子單元和第一母線電容，其中，所述第一濾波電路子單元的一端與所述第一端口相連，所述第一濾波電路子單元的另一端與所述第一中心抽頭相連，所述第一全橋式電路子單元的兩個(gè)橋臂中點(diǎn)通過所述第一耦合電路子單元分別與所述第一繞組的兩端相連，所述第一全橋式電路子單元的兩端分別與所述第一半橋式電路子單元的兩端相連，所述第一半橋式電路子單元的橋臂中點(diǎn)與所述第二端口相連，所述第一半橋式電路子單元的兩端還與所述第一母線電容相連；所述第二交流側(cè)電路單元包括：第二濾波電路子單元、第二全橋式電路子單元、第二半橋式電路子單元、第二耦合電路子單元和第二母線電容，其中，所述第二濾波電路子單元的一端與所述第三端口相連，所述第二濾波電路子單元的另一端與所述第二中心抽頭相連，所述第二全橋式電路子單元的兩個(gè)橋臂中點(diǎn)通過所述第二耦合電路子單元分別與所述第三繞組的兩端相連，所述第二全橋式電路子單元的兩端分別與所述第二半橋式電路子單元的兩端相連，所述第二半橋式電路子單元的橋臂中點(diǎn)與所述第四端口相連，所述第二半橋式電路子單元的兩端還與所述第二母線電容相連；所述第三交流側(cè)電路單元包括：第三濾波電路子單元、第三全橋式電路子單元、第三半橋式電路子單元、第三耦合電路子單元和第三母線電容，其中，所述第三濾波電路子單元的一端與所述第五端口相連，所述第三濾波電路子單元的另一端與所述第三中心抽頭相連，所述第三全橋式電路子單元的兩個(gè)橋臂中點(diǎn)通過所述第三耦合電路子單元分別與所述第五繞組的兩端相連，所述第三全橋式電路子單元的兩端分別與所述第三半橋式電路子單元的兩端相連，所述第三半橋式電路子單元的橋臂中點(diǎn)與所述第六端口相連，所述第三半橋式電路子單元的兩端還與所述第三母線電容相連。

5、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一全橋式電路子單元包括：串聯(lián)的第一開關(guān)管和第二開關(guān)管以及串聯(lián)的第三開關(guān)管和第四開關(guān)管，其中，所述第一開關(guān)管的第二端與所述第二開關(guān)管的第一端相連，所述第一開關(guān)管與所述第二開關(guān)管的連接點(diǎn)為所述第一全橋式電路子單元的一個(gè)橋臂中點(diǎn)；所述第三開關(guān)管的第二端與所述第四開關(guān)管的第一端相連，所述第三開關(guān)管與所述第四開關(guān)管的連接點(diǎn)為所述第一全橋式電路子單元的另一個(gè)橋臂中點(diǎn)，所述第三開關(guān)管的第一端與所述第一開關(guān)管的第一端相連，所述第四開關(guān)管的第二端與所述第二開關(guān)管的第二端相連；所述第二全橋式電路子單元包括：串聯(lián)的第五開關(guān)管和第六開關(guān)管以及串聯(lián)的第七開關(guān)管和第八開關(guān)管，其中，所述第五開關(guān)管的第二端與所述第六開關(guān)管的第一端相連，所述第五開關(guān)管與所述第六開關(guān)管的連接點(diǎn)為所述第二全橋式電路子單元的一個(gè)橋臂中點(diǎn)；所述第七開關(guān)管的第二端與所述第八開關(guān)管的第一端相連，所述第七開關(guān)管與所述第八開關(guān)管的連接點(diǎn)為所述第二全橋式電路子單元的另一個(gè)橋臂中點(diǎn)，所述第七開關(guān)管的第一端與所述第五開關(guān)管的第一端相連，所述第八開關(guān)管的第二端與所述第六開關(guān)管的第二端相連；所述第三全橋式電路子單元包括：串聯(lián)的第九開關(guān)管和第十開關(guān)管以及串聯(lián)的第十一開關(guān)管和第十二開關(guān)管，其中，所述第九開關(guān)管的第二端與所述第十開關(guān)管的第一端相連，所述第九開關(guān)管與所述第十開關(guān)管的連接點(diǎn)為所述第三全橋式電路子單元的一個(gè)橋臂中點(diǎn)；所述第十一開關(guān)管的第二端與所述第十二開關(guān)管的第一端相連，所述第十一開關(guān)管與所述第十二開關(guān)管的連接點(diǎn)為所述第三全橋式電路子單元的另一個(gè)橋臂中點(diǎn)，所述第十一開關(guān)管的第一端與所述第九開關(guān)管的第一端相連，所述第十二開關(guān)管的第二端與所述第十開關(guān)管的第二端相連。

6、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一半橋式電路子單元包括：串聯(lián)的第十三開關(guān)管和第十四開關(guān)管，其中，所述第十三開關(guān)管的第二端與所述第十四開關(guān)管的第一端相連，所述第十三開關(guān)管與所述第十四開關(guān)管的連接點(diǎn)為所述第一半橋式電路子單元的橋臂中點(diǎn)，所述第十三開關(guān)管的第一端與所述第三開關(guān)管的第一端相連，所述第十四開關(guān)管的第二端與所述第四開關(guān)管的第二端相連；所述第二半橋式電路子單元包括：串聯(lián)的第十五開關(guān)管和第十六開關(guān)管，其中，所述第十五開關(guān)管的第二端與所述第十六開關(guān)管的第一端相連，所述第十五開關(guān)管與所述第十六開關(guān)管的連接點(diǎn)為所述第二半橋式電路子單元的橋臂中點(diǎn)，所述第十五開關(guān)管的第一端與所述第七開關(guān)管的第一端相連，所述第十六開關(guān)管的第二端與所述第八開關(guān)管的第二端相連；所述第三半橋式電路子單元包括：串聯(lián)的第十七開關(guān)管和第十八開關(guān)管，其中，所述第十七開關(guān)管的第二端與所述第十八開關(guān)管的第一端相連，所述第十七開關(guān)管與所述第十八開關(guān)管的連接點(diǎn)為所述第三半橋式電路子單元的橋臂中點(diǎn)，所述第十七開關(guān)管的第一端與所述第十一開關(guān)管的第一端相連，所述第十八開關(guān)管的第二端與所述第十二開關(guān)管的第二端相連。

7、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一耦合電路子單元包括：第一耦合電感和第二耦合電感，其中，所述第一耦合電感的一端與所述第一全橋式電路子單元的一個(gè)橋臂中點(diǎn)相連，所述第一耦合電感的另一端與所述第一繞組的一端相連；所述第二耦合電感的一端與所述第一全橋式電路子單元的另一個(gè)橋臂中點(diǎn)相連，所述第二耦合電感的另一端與所述第一繞組的另一端相連；所述第二耦合電路子單元包括：第三耦合電感和第四耦合電感，其中，所述第三耦合電感的一端與所述第二全橋式電路子單元的一個(gè)橋臂中點(diǎn)相連，所述第三耦合電感的另一端與所述第三繞組的一端相連；所述第四耦合電感的一端與所述第二全橋式電路子單元的另一個(gè)橋臂中點(diǎn)相連，所述第四耦合電感的另一端與所述第三繞組的另一端相連；所述第三耦合電路子單元包括：第五耦合電感和第六耦合電感，其中，所述第五耦合電感的一端與所述第三全橋式電路子單元的一個(gè)橋臂中點(diǎn)相連，所述第五耦合電感的另一端與所述第五繞組的一端相連；所述第六耦合電感的一端與所述第三全橋式電路子單元的另一個(gè)橋臂中點(diǎn)相連，所述第六耦合電感的另一端與所述第五繞組的另一端相連。

8、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一濾波電路子單元包括：第一濾波電感和第一電阻，其中，所述第一濾波電感的一端與第一端口相連，所述第一電阻的一端與所述第一濾波電感的另一端相連，所述第一電阻的另一端與所述第一中心抽頭相連；所述第二濾波電路子單元包括：第二濾波電感和第二電阻，其中，所述第二濾波電感的一端與第三端口相連，所述第二電阻的一端與所述第二濾波電感的另一端相連，所述第二電阻的另一端與所述第二中心抽頭相連；第三濾波電路子單元包括：第三濾波電感和第三電阻，其中，所述第三濾波電感的一端與第五端口相連，所述第三電阻的一端與所述第三濾波電感的另一端相連，所述第三電阻的另一端與所述第三中心抽頭相連。

9、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述寬電壓輸出單元包括：串聯(lián)的第十九開關(guān)管和第二十開關(guān)管，其中，所述第十九開關(guān)管的第二端與所述第二十開關(guān)管的第一端相連，所述第十九開關(guān)管與所述第二十開關(guān)管的連接點(diǎn)為所述寬電壓輸出單元的第一個(gè)橋臂中點(diǎn)；串聯(lián)的第二十一開關(guān)管和第二十二開關(guān)管，其中，所述第二十一開關(guān)管的第二端與所述第二十二開關(guān)管的第一端相連，所述第二十一開關(guān)管的第一端與所述第十九開關(guān)管的第一端相連，所述第二十二開關(guān)管的第二端與所述第二十開關(guān)管的第二端相連，所述第二十一開關(guān)管與所述第二十二開關(guān)管的連接點(diǎn)為所述寬電壓輸出單元的第三個(gè)橋臂中點(diǎn)；串聯(lián)的第二十三開關(guān)管和第二十四開關(guān)管，其中，所述第二十三開關(guān)管的第二端與所述第二十四開關(guān)管的第一端相連，所述第二十三開關(guān)管的第一端與所述第二十一開關(guān)管的第一端相連，所述第二十四開關(guān)管的第二端與所述第二十二開關(guān)管的第二端相連，所述第二十三開關(guān)管與所述第二十四開關(guān)管的連接點(diǎn)為所述寬電壓輸出單元的第四個(gè)橋臂中點(diǎn)；串聯(lián)的第一電容和第二電容，其中，所述第一電容的一端與所述第二電容的一端相連，所述第一電容的另一端分別與所述第二十三開關(guān)管的第一端和所述第七端口相連，所述第二電容的另一端分別與所述第二十四開關(guān)管的第二端和所述第八端口相連，所述第一電容和第二電容的連接點(diǎn)為所述寬電壓輸出單元的第二個(gè)橋臂中點(diǎn)；串聯(lián)的第二十五開關(guān)管和第二十六開關(guān)管，所述第二十五開關(guān)管的第一端與所述寬電壓輸出單元的第一個(gè)橋臂中點(diǎn)相連，所述第二十五開關(guān)管的第二端與所述第二十六開關(guān)管的第二端相連，所述第二十六開關(guān)管的第一端與所述寬電壓輸出單元的第二個(gè)橋臂中點(diǎn)相連；串聯(lián)的第二十七開關(guān)管和第二十八開關(guān)管，所述第二十七開關(guān)管的第一端與所述寬電壓輸出單元的第三個(gè)橋臂中點(diǎn)相連，所述第二十七開關(guān)管的第二端與所述第二十八開關(guān)管的第二端相連，所述第二十八開關(guān)管的第一端與所述寬電壓輸出單元的第二個(gè)橋臂中點(diǎn)相連；串聯(lián)的第二十九開關(guān)管和第三十開關(guān)管，所述第二十九開關(guān)管的第一端與所述寬電壓輸出單元的第四個(gè)橋臂中點(diǎn)相連，所述第二十九開關(guān)管的第二端與所述第三十開關(guān)管的第二端相連，所述第三十開關(guān)管的第一端與所述寬電壓輸出單元的第二個(gè)橋臂中點(diǎn)相連。

10、本發(fā)明的有益效果：

11、本發(fā)明的寬范圍輸出三相隔離型雙向單級(jí)式變換器，僅包含一級(jí)功率變換，能夠大大提高變換器的工作效率和準(zhǔn)確度，并且在直流側(cè)采用t型三電平結(jié)構(gòu)，能夠采用較少的開關(guān)管實(shí)現(xiàn)寬范圍輸出。