本申請(qǐng)涉及電力電子，具體涉及一種功率變換電路、功率變換裝置和儲(chǔ)能裝置。

背景技術(shù)：

1、功率因數(shù)校正(power?factor?correction，pfc)電路因具有抑制諧波對(duì)電網(wǎng)的污染和減小無(wú)功功率，提高功率因數(shù)的特點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。但是，目前的三相pfc電路存在共模噪聲干擾嚴(yán)重的問(wèn)題，需要增設(shè)濾波電路或輔助電路來(lái)改善噪聲干擾，而這會(huì)導(dǎo)致功率密度下降和成本增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N功率變換電路、功率變換裝置和儲(chǔ)能裝置。

2、本申請(qǐng)第一方面提供一種功率變換電路。該功率變換電路包括：三個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊和三個(gè)儲(chǔ)能電感；每個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊包括第一橋臂、第二橋臂、輸出電容、正直流母線和負(fù)直流母線，第一橋臂、第二橋臂和輸出電容的兩端均并聯(lián)在正直流母線和負(fù)直流母線之間；其中第一橋臂包括相連的第一上開(kāi)關(guān)管和第一下開(kāi)關(guān)管，第二橋臂包括相連的第二上開(kāi)關(guān)管和第二下開(kāi)關(guān)管；每個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊中的第一橋臂的中點(diǎn)通過(guò)一個(gè)儲(chǔ)能電感與另一個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊中的第二橋臂的中點(diǎn)相連，每個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊中的第二橋臂的中點(diǎn)通過(guò)另一個(gè)儲(chǔ)能電感與剩余一個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊中的第一橋臂的中點(diǎn)相連；三個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊中的負(fù)直流母線與交流電源的三相相線一一對(duì)應(yīng)連接，三個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊分別用于接入交流電源的對(duì)應(yīng)一相交流電，并通過(guò)輸出電容輸出直流電。

3、在一種實(shí)施例中，第一上開(kāi)關(guān)管和第二上開(kāi)關(guān)管均為二極管，第一下開(kāi)關(guān)管和第二下開(kāi)關(guān)管均為功率開(kāi)關(guān)管，其中，同一第一橋臂中的第一上開(kāi)關(guān)管與第一下開(kāi)關(guān)管反向串聯(lián)，同一第二橋臂中的第二上開(kāi)關(guān)管與第二下開(kāi)關(guān)管反向串聯(lián)。

4、在一種實(shí)施例中，連接于同一儲(chǔ)能電感的第一橋臂和第二橋臂構(gòu)成一組橋臂，同組的第一橋臂和第二橋臂之間形成對(duì)應(yīng)的一相線電壓；在同組橋臂對(duì)應(yīng)的線電壓的正半周期中，同組的第一橋臂中的第一下開(kāi)關(guān)管恒導(dǎo)通，同組的第二橋臂中的第二下開(kāi)關(guān)管高頻切換導(dǎo)通；在同組橋臂對(duì)應(yīng)的線電壓的負(fù)半周期中，同組的第一橋臂中的第一下開(kāi)關(guān)管高頻切換導(dǎo)通，同組的第二橋臂中的第二下開(kāi)關(guān)管恒導(dǎo)通。

5、在一種實(shí)施例中，第一上開(kāi)關(guān)管、第二上開(kāi)關(guān)管、第一下開(kāi)關(guān)管和第二下開(kāi)關(guān)管均為功率開(kāi)關(guān)管，其中，同一第一橋臂中的第一上開(kāi)關(guān)管與第一下開(kāi)關(guān)管串聯(lián)，同一第二橋臂中的第二上開(kāi)關(guān)管與第二下開(kāi)關(guān)管串聯(lián)。

6、在一種實(shí)施例中，連接于同一儲(chǔ)能電感的第一橋臂和第二橋臂構(gòu)成一組橋臂，同組的第一橋臂和第二橋臂之間形成對(duì)應(yīng)的一相線電壓；在同組橋臂對(duì)應(yīng)的線電壓的正半周期中，控制同組的第一橋臂中的第一下開(kāi)關(guān)管恒導(dǎo)通且第一上開(kāi)關(guān)管恒關(guān)斷，同組的第二橋臂中的第二下開(kāi)關(guān)管高頻切換導(dǎo)通，且第二上開(kāi)關(guān)管與第二下開(kāi)關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通；以及，在同組橋臂對(duì)應(yīng)的線電壓的負(fù)半周期中，控制同組的第一橋臂中的第一下開(kāi)關(guān)管高頻切換導(dǎo)通，且第一上開(kāi)關(guān)管與第一下開(kāi)關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通，同組的第二橋臂中的第二下開(kāi)關(guān)管恒導(dǎo)通且第二上開(kāi)關(guān)管恒關(guān)斷。

7、在一種實(shí)施例中，功率開(kāi)關(guān)管包括金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管、絕緣柵型雙極性晶體管和氮化鎵高電子遷移率晶體管中的至少一個(gè)。

8、在一種實(shí)施例中，二極管包括超快恢復(fù)型二極管和碳化硅肖特基二極管中的至少一個(gè)。

9、本申請(qǐng)第二方面提供一種功率變換裝置，功率變換裝置包括功率變換電路和控制器，功率變換電路包括三個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊和三個(gè)儲(chǔ)能電感，其中，每個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊包括第一橋臂、第二橋臂、輸出電容、正直流母線和負(fù)直流母線，第一橋臂、第二橋臂和輸出電容的兩端均并聯(lián)在正直流母線和負(fù)直流母線之間；其中第一橋臂包括相連的第一上開(kāi)關(guān)管和第一下開(kāi)關(guān)管，第二橋臂包括相連的第二上開(kāi)關(guān)管和第二下開(kāi)關(guān)管；每個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊中的第一橋臂的中點(diǎn)通過(guò)一個(gè)儲(chǔ)能電感與另一個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊中的第二橋臂的中點(diǎn)相連，每個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊中的第二橋臂的中點(diǎn)通過(guò)另一個(gè)儲(chǔ)能電感與剩余一個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊中的第一橋臂的中點(diǎn)相連；三個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊中的負(fù)直流母線與交流電源的三相相線一一對(duì)應(yīng)連接；三個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊還連接控制器，控制器輸出控制信號(hào)給三個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊，控制信號(hào)用于控制三個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊共同將接入交流電源的三相交流電均轉(zhuǎn)換成直流電。

10、在一種實(shí)施例中，控制器輸出第一控制信號(hào)給三個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊中的第一橋臂，輸出第二控制信號(hào)給三個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊中的第二橋臂，第一控制信號(hào)用于控制第一橋臂的開(kāi)關(guān)管通斷狀態(tài)，第二控制信號(hào)用于控制第二橋臂的開(kāi)關(guān)管通斷狀態(tài)。

11、本申請(qǐng)第三方面提供一種儲(chǔ)能裝置，儲(chǔ)能裝置包括功率變換電路、直流變換電路和電池包，功率變換電路通過(guò)直流變換電路連接至電池包，其中，功率變換電路為上述第一方面或第一方面中任意一種實(shí)施例所述的功率變換電路。

12、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

13、1、本申請(qǐng)功率變換電路通過(guò)設(shè)計(jì)三個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)三個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊和三個(gè)儲(chǔ)能電感之間的連接關(guān)系和三個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊與交流電源之間的連接關(guān)系，可用于實(shí)現(xiàn)將輸入的各相交流電轉(zhuǎn)換成直流電，并且可以用于實(shí)現(xiàn)多端口輸出。

14、2、本申請(qǐng)功率變換電路通過(guò)將開(kāi)關(guān)管模塊的負(fù)直流母線與交流電源的相線相連，使得功率變換電路的輸入輸出端共地式連接，從而在源頭上抑制共模噪聲干擾和減少環(huán)流，因此有效改善了共模噪聲，功率變換電路無(wú)需額外增設(shè)濾波電路和輔助電路，避免了功率變換電路的功率密度下降和成本增加。

15、3、本申請(qǐng)功率變換電路中，與同組橋臂相連的儲(chǔ)能電感的電感電流可以跟蹤同組橋臂的線電壓的變化，電感電流波形和線電壓波形均能達(dá)到較好的正弦度，無(wú)畸變，因此可以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。

16、4、本申請(qǐng)功率變換電路可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)第一橋臂和第二橋臂，例如可以設(shè)計(jì)第一橋臂和第二橋臂均由一個(gè)二極管和一個(gè)功率開(kāi)關(guān)管構(gòu)成，也可以設(shè)計(jì)第一橋臂和第二橋臂均由兩個(gè)功率開(kāi)關(guān)管構(gòu)成，因此，設(shè)計(jì)的靈活性高。

17、5、本申請(qǐng)功率變換電路中，每個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊和與其相連的儲(chǔ)能電感可以構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)無(wú)橋pfc電路。針對(duì)目前的標(biāo)準(zhǔn)無(wú)橋pfc基本只應(yīng)用于單相領(lǐng)域，且還存在共模噪聲干擾嚴(yán)重的問(wèn)題，本申請(qǐng)通過(guò)改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)橋pfc電路的連接關(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)將標(biāo)準(zhǔn)無(wú)橋pfc電路應(yīng)用于三相領(lǐng)域，拓寬了標(biāo)準(zhǔn)無(wú)橋pfc的應(yīng)用領(lǐng)域，并且電路的共模噪聲干擾少。因此，本申請(qǐng)功率變換電路具有共模噪聲低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，體積小，功率密度高的優(yōu)點(diǎn)。

18、6、本申請(qǐng)功率變換電路中，開(kāi)關(guān)管模塊中第一橋臂和第二橋臂均可以由一個(gè)二極管和一個(gè)功率開(kāi)關(guān)管構(gòu)成。相比于串聯(lián)的上下功率開(kāi)關(guān)管通常需要考慮死區(qū)時(shí)間和防止橋臂直通，本申請(qǐng)功率變換電路無(wú)需涉及死區(qū)控制，而且也不存在橋臂直通短路的問(wèn)題，因此控制復(fù)雜度更低，使用可靠性也更高，電路成本也更低。

技術(shù)特征：

1.一種功率變換電路，其特征在于，所述功率變換電路包括：三個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊和三個(gè)儲(chǔ)能電感；

2.如權(quán)利要求1所述的功率變換電路，其特征在于，所述第一上開(kāi)關(guān)管和所述第二上開(kāi)關(guān)管均為二極管，所述第一下開(kāi)關(guān)管和所述第二下開(kāi)關(guān)管均為功率開(kāi)關(guān)管，其中，同一所述第一橋臂中的所述第一上開(kāi)關(guān)管與所述第一下開(kāi)關(guān)管反向串聯(lián)，同一所述第二橋臂中的所述第二上開(kāi)關(guān)管與所述第二下開(kāi)關(guān)管反向串聯(lián)。

3.如權(quán)利要求2所述的功率變換電路，其特征在于，連接于同一所述儲(chǔ)能電感的所述第一橋臂和所述第二橋臂構(gòu)成一組橋臂，同組的所述第一橋臂和所述第二橋臂之間形成對(duì)應(yīng)的一相線電壓；

4.如權(quán)利要求1所述的功率變換電路，其特征在于，所述第一上開(kāi)關(guān)管、所述第二上開(kāi)關(guān)管、所述第一下開(kāi)關(guān)管和所述第二下開(kāi)關(guān)管均為功率開(kāi)關(guān)管，其中，同一所述第一橋臂中的所述第一上開(kāi)關(guān)管與所述第一下開(kāi)關(guān)管串聯(lián)，同一所述第二橋臂中的所述第二上開(kāi)關(guān)管與所述第二下開(kāi)關(guān)管串聯(lián)。

5.如權(quán)利要求4所述的功率變換電路，其特征在于，連接于同一所述儲(chǔ)能電感的所述第一橋臂和所述第二橋臂構(gòu)成一組橋臂，同組的所述第一橋臂和所述第二橋臂之間形成對(duì)應(yīng)的一相線電壓；

6.如權(quán)利要求2所述的功率變換電路，其特征在于，所述功率開(kāi)關(guān)管包括金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管、絕緣柵型雙極性晶體管和氮化鎵高電子遷移率晶體管中的至少一個(gè)；所述二極管包括超快恢復(fù)型二極管和碳化硅肖特基二極管中的至少一個(gè)。

7.如權(quán)利要求4所述的功率變換電路，其特征在于，所述功率開(kāi)關(guān)管包括金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管、絕緣柵型雙極性晶體管和氮化鎵高電子遷移率晶體管中的至少一個(gè)。

8.一種功率變換裝置，其特征在于，所述功率變換裝置包括功率變換電路和控制器，所述功率變換電路包括三個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊和三個(gè)儲(chǔ)能電感，其中，

9.如權(quán)利要求8所述的功率變換裝置，其特征在于，所述控制器輸出第一控制信號(hào)給三個(gè)所述開(kāi)關(guān)管模塊中的所述第一橋臂，輸出第二控制信號(hào)給三個(gè)所述開(kāi)關(guān)管模塊中的所述第二橋臂，所述第一控制信號(hào)用于控制所述第一橋臂的開(kāi)關(guān)管通斷狀態(tài)，所述第二控制信號(hào)用于控制所述第二橋臂的開(kāi)關(guān)管通斷狀態(tài)。

10.一種儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)能裝置包括功率變換電路、直流變換電路和電池包，所述功率變換電路通過(guò)所述直流變換電路連接至所述電池包，其中，所述功率變換電路為如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的功率變換電路。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N功率變換電路、功率變換裝置和儲(chǔ)能裝置。功率變換電路包括三個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊和三個(gè)儲(chǔ)能電感，在每個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊中，第一橋臂、第二橋臂和輸出電容的兩端均并聯(lián)在正負(fù)直流母線之間，其中第一橋臂包括相連的第一上開(kāi)關(guān)管和第一下開(kāi)關(guān)管，第二橋臂包括相連的第二上開(kāi)關(guān)管和第二下開(kāi)關(guān)管。每個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊中的第一橋臂中點(diǎn)通過(guò)一個(gè)儲(chǔ)能電感與另一開(kāi)關(guān)管模塊中的第二橋臂中點(diǎn)相連，每個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊中的第二橋臂中點(diǎn)通過(guò)另一儲(chǔ)能電感與剩余一個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊中的第一橋臂中點(diǎn)相連。三個(gè)開(kāi)關(guān)管模塊中的負(fù)直流母線與交流電源的三相相線一一對(duì)應(yīng)連接。本申請(qǐng)功率變換電路能夠在不增設(shè)濾波電路和輔助電路的情況下有效抑制共模噪聲干擾。

技術(shù)研發(fā)人員：何遠(yuǎn)彬,李彥龍,杭麗君,楊洋,唐賽
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江艾羅網(wǎng)絡(luò)能源技術(shù)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240620
技術(shù)公布日：2025/5/19