第三橋臂，由第三功率二極管D3和第三功率開關 S3管串聯(lián)，二者公共點連接第三電抗器一端構成；所述第四橋臂，由第四功率二極管D4和 第四功率開關管S4串聯(lián)，二者公共點連接第四電抗器一端構成。
[0023] 所述第一電抗器L1和第二電抗器L2并聯(lián)，連接AC側正極；所述第三電抗器L3和 第四電抗器L4并聯(lián)，連接AC側負極。第一功率二極管D1、第三功率二極管D3陰極，第二功 率開關管S2、第四功率開關管S4源級連接直流側正極，第二功率二極管D2、第四功率二極 管D4陽極，第一功率開關管S1、第三功率開關管S3漏極連接直流側負極。
[0024] 第二功率變換器2,是由第五功率開關管S5、第六功率開關管S6、第七功率開關管 S7和第八功率開關管S8構成的全橋逆變電路；第二電容器C2、第三電容器C3和高頻變壓 器T構成的諧振電路；第九功率開關管S9、第十功率開關管S10、第十一功率開關管S11、第 十二功率開關管S42構成的全橋整流電路組成的。第五功率開關管S5漏極和第六功率開 關管S6源極相連，第七功率開關管S7漏極和第八功率開關管S8源極相連，第五功率開關 管S5源極和第七開關管S7源極相連，第六功率開關管S6漏極與第八功率開關管S8漏極相 連構成所述全橋逆變電路。第二電容器C2和高頻變壓器T 一次側串聯(lián)，第三電容器C3和 高頻變壓器T二次側串聯(lián)構成所述CLLC諧振電路。第九功率開關管S9漏極與第十功率開 關管S10源級相連，第十一功率開關管SI 1漏極第十二功率開關管S12源級相連，第九功率 開關管S9源級與第十一功率開關管S11源級相連后接入第四電容器C4正極，第十功率開 關管S10漏極與第十二功率開關管S12漏極相連后接入第四電容器C4負極構成所述的全 橋整流電路。所述全橋逆變電路輸出與CLLC電路一次側相連，全橋整流輸入端與CLLC電 路二次側相連。所述的每個功率開關管均為SiC Mosfet。
[0025] 如圖2所示，其為基于雙降壓/升壓全橋式變換器與CLLC諧振變換器模塊化的級 聯(lián)圖，各模塊功率變換器1，即AC/DC變換器，輸入側級聯(lián)，可方便接入更高等級電壓，并依 據輸入電壓進行調整。而后經過功率變換器1將交流電能變?yōu)橹绷?，再通過CLLC諧振電路， 通過AC/DC電能變換和CLLC諧振回路，對高頻交流進行高效的電壓等級變換，而后CLLC諧 振電路輸出直流側，并聯(lián)使用，以此提高電流能力增大整體功率等級。
[0026] 如圖3所示，其為基于單級控制系統(tǒng)概念的AFEC統(tǒng)一控制策略框圖。采取輸出并 聯(lián)型CLLC諧振變換器組合將公共低壓直流側與級聯(lián)型雙降壓/升壓全橋式變換器相互獨 立的直流側建立成統(tǒng)一整體，通過采取ZVS-ZCS開環(huán)控制方式很好地解決了能量雙向流動 及均流控制難題，實現(xiàn)了 AFEC的單級控制系統(tǒng)方案。
[0027] 本發(fā)明為一種新型AFEC拓撲結構，將雙降壓/升壓全橋式變換器與CLLC諧振變 換器模塊作AFEC本體拓撲結構的核心組成部分，通過利用電力電子技術與高頻隔離技術 來實現(xiàn)中壓交流配電網與低壓直流配電網之間功率相互變換。對低壓直流側母線進行電壓 調節(jié)控制，達到中壓交流側與低壓直流側的功率平衡；能夠根據不同的實際要求，達到無功 補償、有源濾波和功率雙向變換等功能。能夠充分地發(fā)揮有源前端控制器的潛在價值，具備 較高的可靠性和系統(tǒng)效率，具有較好的模塊性并滿足不同電壓等級要求。
[0028] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，對發(fā)明而言僅僅是說明性的，而非限制性的。 本專業(yè)技術人員理解，在發(fā)明權利要求所限定的精神和范圍內可對其進行許多改變，修改， 甚至等效，但都將落入本發(fā)明的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種新型有源前端控制器拓撲結構，其特征在于，包括由雙降壓/升壓全橋變換器 組成的AC/DC第一功率變換器（1)，和由化LC諧振變換器組成的DC/DC第二功率變換器 似；第一功率變換器（1)的DC端并聯(lián)穩(wěn)壓電容，第二功率變換器似的輸入DC端；用W實 現(xiàn)中壓工頻交流到中壓直流的AC-DC功率過程和中壓直流到低壓直流的DC-DC功率變換過 程； 采用基于單級控制系統(tǒng)結構概念的AFEC統(tǒng)一控制策略：在化LC諧振變換器模塊工作 諧振模式下能夠保持電壓增益不變，輸出并聯(lián)型DC-DC諧振模塊能夠使得各獨立中間直流 側輸入電壓被錯住在特定電壓下，與輸出直流側電壓間的變比保持恒定，因此采取輸出并 聯(lián)型諧振變換器組合將公共低壓直流側與級聯(lián)型變換器相互獨立的直流側建立成統(tǒng)一整 體。
2. 根據權利要求1所述的新型有源前端控制器拓撲結構，其特征在于，所述第一功率 變換器（1)，包括第一功率二極管值1)、第一功率開關管（S1)、第一電抗器（L1)構成的第一 橋臂，第二功率二極管值2)、第二功率開關管（S2)、第=電抗器（L2)構成的第二橋臂，第= 功率二極管值3)、第=功率開關管（S3)、第=電抗器（L3)構成的第=橋臂和第四功率二極 管值4)、第四功率開關管（S4)、第四電抗器（L4)構成的第四橋臂； 所述第一橋臂，包括第一功率二極管值1)和第一功率開關管（S1)串聯(lián)，二者公共點連 接第一電抗器一端成；所述第二橋臂，包括第二功率二極管值2)和第二功率開關管（S2)串 聯(lián)，二者公共點連接第二電抗器一端；所述第=橋臂，包括第=功率二極管值3)和第=功 率開關（S3)管串聯(lián)，二者公共點連接第=電抗器一端；所述第四橋臂，包括第四功率二極 管值4)和第四功率開關管（S4)串聯(lián)，二者公共點連接第四電抗器一端。
3. 根據權利要求2所述的新型有源前端控制器拓撲結構，其特征在于，所述第一電抗 器（L1)和第二電抗器（L2)并聯(lián)，連接AC側正極；所述第S電抗器（L3)和第四電抗器（L4) 并聯(lián)，連接AC側負極；第一功率二極管值1)、第S功率二極管值3)陰極，第二功率開關管 (S2)、第四功率開關管（S4)源級連接直流側正極，第二功率二極管值2)、第四功率二極管 值4)陽極，第一功率開關管（S1)、第=功率開關管（S3)漏極連接直流側負極。
4. 根據權利要求1所述的新型有源前端控制器拓撲結構，其特征在于，所述第二功率 變換器（2)，包括第五功率開關管（S5)、第六功率開關管（S6)、第走功率開關管（S7)和第 八功率開關管（S8)構成的全橋逆變電路；第二電容器（C2)、第=電容器（C3)和高頻變壓 器（T)構成的諧振電路；第九功率開關管（S9)、第十功率開關管（S10)、第十一功率開關管 (S11)、第十二功率開關管（S12)構成的全橋整流電路，其中， 第五功率開關管（S5)漏極和第六功率開關管（S6)源極相連，第走功率開關管（S7)漏 極和第八功率開關管（S8)源極相連，第五功率開關管（S5)源極和第走開關管（S7)源極相 連，第六功率開關管（S6)漏極與第八功率開關管（S8)漏極相連構成所述全橋逆變電路。
5. 根據權利要求4所述的新型有源前端控制器拓撲結構，其特征在于，第二電容器 似）和高頻變壓器訊一次側串聯(lián)，第^電容器似）和高頻變壓器訊二次側串聯(lián)構成所 述化LC諧振電路； 第九功率開關管（S9)漏極與第十功率開關管（S10)源級相連，第十一功率開關管 (S11)漏極第十二功率開關管（S12)源級相連，第九功率開關管（S9)源級與第十一功率開 關管（S11)源級相連后接入第四電容器（C4)正極，第十功率開關管（S10)漏極與第十二功 率開關管（S12)漏極相連后接入第四電容器（C4)負極構成所述的全橋整流電路； 所述全橋逆變電路輸出與化LC電路一次側相連，全橋整流輸入端與化LC電路二次側 相連。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型有源前端控制器拓撲結構，雙降壓/升壓式AC/DC變換器，DC/DC CLLC諧振變換器。其特點是，將雙降壓/升壓全橋式變換器與CLLC諧振變換器模塊作AFEC本體拓撲結構的核心組成部分，采取輸入串聯(lián)、輸出并聯(lián)方式組合而成，通過利用電力電子技術與高頻隔離技術來實現(xiàn)中壓交流配電網與低壓直流配電網之間功率相互變換。同時對低壓直流側母線進行電壓調節(jié)控制，達到中壓交流側與低壓直流側的功率平衡；能夠根據不同的實際要求，達到無功補償、有源濾波和功率雙向變換等功能。本拓撲結構能夠充分地發(fā)揮有源前端控制器的潛在價值，具備較高的可靠性和系統(tǒng)效率，具有較好的模塊性并滿足不同電壓等級要求。
【IPC分類】H02M7-72, H02J5-00
【公開號】CN104539187
【申請?zhí)枴緾N201410747017
【發(fā)明人】劉闖, 蔡國偉
【申請人】東北電力大學
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月1日