三相交流-直流变换电源的制作方法

本发明涉及整流电源，特别涉及一种三相交流-直流变换电源。

背景技术：

1、交流-直流变换电源广泛应用在通信设备电源整流器模块、电池储能整流器模块以及电动汽车动力电池充电桩等诸多工业场合，其主要功能为实现交流电网侧功率因数校正，降低谐波对电网电能质量的污染以及减少无功损耗；同时为后级用电设备提供稳定、可控的直流电能。目前在通信设备电源模块与电动汽车充电桩模块中所用电源通常采用两级结构，即第一级为三相交流-直流整流桥，该部分主要功能在于实现功率因数校正以及提高直流电压，第二级为高频隔离型直流-直流变换器，该部分主要功能为隔离与控制输出电压。两级之间通过大容值直流电容相连，该电容起到稳压与去耦的作用。该结构最突出问题在于：两级结构体积与重量过大，导致低功率密度；同时两级结构导致高损耗也会降低整机转换效率，造成电能的浪费。

技术实现思路

1、本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种三相交流-直流变换电源，能够有效降低变换电源的体积和重量，提高变换电源的功率密度，提升系统寿命，降低维护和更换成本。

2、根据本发明的第一方面实施例的一种三相交流-直流变换电源，包括：

3、三相交流输入端，包括a相交流输入端、b相交流输入端和c相交流输入端；

4、原边矩阵式开关电路，包括相互并联的原边第一桥臂支路、原边第二桥臂支路和原边第三桥臂支路，所述原边第一桥臂支路包括相互串联的原边第一上桥臂和原边第一下桥臂，所述a相交流输入端连接至所述原边第一上桥和所述原边第一下桥臂的连接点处；所述原边第二桥臂支路包括相互串联的原边第二上桥臂和原边第二下桥臂，所述b相交流输入端连接至所述原边第二上桥和所述原边第二下桥臂的连接点处；所述原边第三桥臂支路包括相互串联的原边第三上桥臂和原边第三下桥臂，所述c相交流输入端连接至所述原边第三上桥和所述原边第三下桥臂的连接点处；所述原边第一上桥、所述原边第一下桥臂、所述原边第二上桥、所述原边第二下桥臂、所述原边第三上桥和所述原边第三下桥臂均由两个开关管反向串联组成；

5、隔离变压器，所述隔离变压器的原边绕组的两端分别连接到所述原边第一桥臂支路、所述原边第二桥臂支路和所述原边第三桥臂支路的两个并联接点处；

6、副边整流电路，用于对所述隔离变压器传递过来的电能进行整流，输入端连接所述隔离变压器的副边绕组，输出端引出作为直流输出端。

7、根据本发明的第一方面实施例的一种三相交流-直流变换电源，至少具有如下有益效果：使用了一套电路实现了三相功率因素校正与输出隔离直流电源两个功能，变换电源采用单级结构，可以将整流器与直流-直流变换器中间的大容值直流电容去掉，进而有效降低变换电源整机的体积与重量，提高变换电源的功率密度，另外在传统的交流-直流变换电源中，大容值直流电容的寿命较短，该部件为变换电源整机寿命的一个短板，去到大容值直流电容可以有效提升系统寿命，降低维护和更换成本。

8、根据本发明的一些实施例，所述副边整流电路为全桥整流电路，包括相互并联的副边第一桥臂支路和副边第二桥臂支路，所述副边第一桥臂支路包括相互串联的副边第一上桥臂和副边第一下桥臂，所述副边第二桥臂支路包括相互串联的副边第二上桥臂和副边第二下桥臂，所述隔离变压器的副边绕组的两端分别连接至所述副边第一上桥臂与所述副边第一下桥臂的连接点处和所述副边第二上桥臂与所述副边第二下桥臂的连接点处；所述直流输出端分别连接至所述副边第一桥臂支路和所述副边第二桥臂支路的两个并联接点处。

9、根据本发明的一些实施例，所述副边第一上桥臂、所述副边第一下桥臂、所述副边第二上桥臂和所述副边第二下桥臂均包括若干个相互并联的开关管。副边整流电路采用多个开关管并联的方式，可以有效降低副边整流电路的导通损耗，从而提高系统的转换效率。

10、根据本发明的一些实施例，所述三相交流输入端和所述原边矩阵式开关电路之间还设置有三相滤波电感和三相滤波电容，所述三相滤波电感包括a相滤波电感、b相滤波电感和c相滤波电感，所述a相滤波电感串接在所述原边第一上桥与所述原边第一下桥臂的连接点和所述a相交流输入端之间，所述b相滤波电感串接在所述原边第二上桥与所述原边第二下桥臂的连接点和所述b相交流输入端之间，所述c相滤波电感串接在所述原边第三上桥与所述原边第三下桥臂的连接点和所述c相交流输入端之间，所述三相滤波电容由三个三角形连接或者星型连接的电容组成，所述三相滤波电容的三个端口分别连接到所述原边第一上桥与所述原边第一下桥臂的连接点、所述原边第二上桥与所述原边第二下桥臂的连接点、所述原边第三上桥与所述原边第三下桥臂的连接点。

11、根据本发明的一些实施例，还包括设置在所述副边整流电路和所述直流输出端之间的直流滤波电路，所述直流滤波电路包括输出直流电感和输出直流电容，所述副边整流电路的一个输出端连接所述输出直流电感的一端，所述输出直流电感的另一端连接所述输出直流电容的一端，所述副边整流电路的另一个输出端连接所述输出直流电容的另一端，所述输出直流电容的两端引出作为直流输出端。

12、根据本发明的一些实施例，还包括设置在所述副边整流电路和所述直流滤波电路之间的附加输出直流电容，所述附加输出直流电容的两端连接所述副边整流电路的两个输出端。通过设置附加输出直流电容，可以拓宽三相交流-直流变换电源的输出电压范围。

13、根据本发明的一些实施例，所述原边矩阵式开关电路中的开关管选用igbt管或者mosfet管。

14、根据本发明的一些实施例，所述副边整流电路中的开关管选用mosfet管。

15、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种三相交流-直流变换电源，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种三相交流-直流变换电源，其特征在于，所述副边整流电路为全桥整流电路，包括相互并联的副边第一桥臂支路和副边第二桥臂支路，所述副边第一桥臂支路包括相互串联的副边第一上桥臂和副边第一下桥臂，所述副边第二桥臂支路包括相互串联的副边第二上桥臂和副边第二下桥臂，所述隔离变压器的副边绕组的两端分别连接至所述副边第一上桥臂与所述副边第一下桥臂的连接点处和所述副边第二上桥臂与所述副边第二下桥臂的连接点处；所述直流输出端分别连接至所述副边第一桥臂支路和所述副边第二桥臂支路的两个并联接点处。

3.根据权利要求2所述的一种三相交流-直流变换电源，其特征在于，所述副边第一上桥臂、所述副边第一下桥臂、所述副边第二上桥臂和所述副边第二下桥臂均包括若干个相互并联的开关管。

4.根据权利要求1所述的一种三相交流-直流变换电源，其特征在于，所述三相滤波电感包括a相滤波电感、b相滤波电感和c相滤波电感，所述a相滤波电感串接在所述原边第一上桥与所述原边第一下桥臂的连接点和所述a相交流输入端之间，所述b相滤波电感串接在所述原边第二上桥与所述原边第二下桥臂的连接点和所述b相交流输入端之间，所述c相滤波电感串接在所述原边第三上桥与所述原边第三下桥臂的连接点和所述c相交流输入端之间，所述三相滤波电容由三个三角形连接或者星型连接的电容组成，所述三相滤波电容的三个端口分别连接到所述原边第一上桥与所述原边第一下桥臂的连接点、所述原边第二上桥与所述原边第二下桥臂的连接点、所述原边第三上桥与所述原边第三下桥臂的连接点。

5.根据权利要求1所述的一种三相交流-直流变换电源，其特征在于，所述直流滤波电路包括输出直流电感和输出直流电容，所述副边整流电路的一个输出端连接所述输出直流电感的一端，所述输出直流电感的另一端连接所述输出直流电容的一端，所述副边整流电路的另一个输出端连接所述输出直流电容的另一端，所述输出直流电容的两端引出作为直流输出端。

6.根据权利要求5所述的一种三相交流-直流变换电源，其特征在于，还包括设置在所述副边整流电路和所述直流滤波电路之间的附加输出直流电容，所述附加输出直流电容的两端连接所述副边整流电路的两个输出端。

7.根据权利要求1所述的一种三相交流-直流变换电源，其特征在于，所述原边矩阵式开关电路中的开关管选用igbt管或者mosfet管。

8.根据权利要求3所述的一种三相交流-直流变换电源，其特征在于，所述副边整流电路中的开关管选用mosfet管。

技术总结
本发明公开了一种三相交流‑直流变换电源，包括依次连接的三相交流输入端、原边矩阵式开关电路、隔离变压器、副边整流电路和直流输出端，原边矩阵式开关电路包括均由两个开关管反向串联组成的原边第一上桥臂、原边第一下桥臂、原边第二上桥臂、原边第二下桥臂、原边第三上桥臂和原边第三下桥臂；变换电源采用单级结构，可以将整流器与直流‑直流变换器中间的大容值直流电容去掉，进而有效降低变换电源整机的体积与重量，提高变换电源的功率密度，另外在传统的交流‑直流变换电源中，大容值直流电容的寿命较短，该部件为变换电源整机寿命的一个短板，去到大容值直流电容可以有效提升系统寿命，降低维护和更换成本。

技术研发人员：许德伟,王帅,古小科
受保护的技术使用者：珠海云充科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12