基于功率器件混合并聯(lián)的ac/dc變換電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力電子技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種基于功率器件混合并聯(lián)的AC/DC變換電路。
【背景技術(shù)】
[0002]全控器件在電力電子變換技術(shù)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。通過(guò)控制信號(hào)既可以控制其導(dǎo)通，又可以控制其關(guān)斷的電力電子器件被稱為全控型器件。DC/AC變換技術(shù)提供了高效、靈活的交流電能，廣泛用于能源、動(dòng)力領(lǐng)域，如太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、電動(dòng)汽車、UPS、有源電力濾波器(APF)等應(yīng)用。以大電流輸出為特征的大功率DC/AC變換技術(shù)是該技術(shù)領(lǐng)域的研宄熱點(diǎn)之一。
[0003]目前，雖然單個(gè)器件通流能力隨著器件制造水平在緩慢提高，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了應(yīng)用的需求，電力電子器件直接并聯(lián)應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)電力電子裝置大電流應(yīng)用的重要解決方案。功率器件直接并聯(lián)可以提高裝置的電流輸出能力，雖然器件直接并聯(lián)的數(shù)目理論上可以很大，但是技術(shù)難度合理的直接并聯(lián)數(shù)目在3-6個(gè)，也就是從可行性角度，不考慮直接并聯(lián)降容系數(shù)，直接并聯(lián)技術(shù)僅可以提高設(shè)備電流輸出能力3-6倍，不能滿足輸出電流大的大功率電力設(shè)施的需求，并且，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、實(shí)施困難、成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提出一種基于功率器件混合并聯(lián)的AC/DC變換電路，采用直接并聯(lián)和交錯(cuò)并聯(lián)的功率器件實(shí)現(xiàn)變換電路。
[0005]基于上述目的本實(shí)用新型提供一種基于功率器件混合并聯(lián)的AC/DC變換電路，包括:多個(gè)電流變換子電路；所述電流變換子電路包括多個(gè)交錯(cuò)并聯(lián)的變換模塊；所述變換模塊包括多個(gè)直接并聯(lián)的功率器件；所述電源的各個(gè)輸出端與所述多個(gè)電流變換子電路一一對(duì)應(yīng)電連接，所述多個(gè)電流變換子電路輸出轉(zhuǎn)換電壓。
[0006]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，還包括:驅(qū)動(dòng)控制器；所述驅(qū)動(dòng)控制器控制所述多個(gè)直接并聯(lián)的功率器件運(yùn)行，并控制多個(gè)交錯(cuò)并聯(lián)的變換模塊以預(yù)設(shè)的相位差運(yùn)行。
[0007]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，所述電流變換子電路包括N個(gè)交錯(cuò)并聯(lián)的變換模塊，各個(gè)變換模塊的載波角度相位差為360° /N? N大于等于2。
[0008]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，所述變換模塊包括M個(gè)直接并聯(lián)的功率器件，所述M大于等于2。
[0009]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，所選功率器件在導(dǎo)通時(shí)的管壓降Vce是導(dǎo)通電流Ic的單調(diào)遞增函數(shù):Vce = f (Ic)，其中，df (Ic)/dlc > O。
[0010]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，通過(guò)M個(gè)功率器件的集電極使用導(dǎo)體聯(lián)接、發(fā)射極使用導(dǎo)體聯(lián)接，使M個(gè)功率器件直接并聯(lián)。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，所述M個(gè)直接并聯(lián)的功率器件采用每個(gè)功率器件獨(dú)立驅(qū)動(dòng)信號(hào)方式，或通過(guò)一路驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述M個(gè)直接并聯(lián)的功率器件。
[0012]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，所述功率器件包括:門極可關(guān)斷晶閘管、電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管、絕緣柵雙極晶體管。
[0013]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，所述電源為三相交流電源，多個(gè)電流變換子電路的數(shù)量為3個(gè)；第一、第二、第三電流變換子電路分別與所述三相交流電源的第一、第二、第三輸出端電連接；第一、第二、第三電流變換子電路輸出直流電壓；所述第一、第二、第三電流變換子電路包括2個(gè)交錯(cuò)并聯(lián)的變換模塊；其中所述變換模塊包括3個(gè)直接并聯(lián)的功率器件。
[0014]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，每個(gè)交錯(cuò)并聯(lián)的變換模塊中設(shè)置一輸入電感。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步的，輸出直流電壓的輸出端并聯(lián)有直流母線電容。
[0016]本實(shí)用新型的基于功率器件混合并聯(lián)的AC/DC變換電路，通過(guò)功率器件的直接并聯(lián)的方式提高了電路的電流輸出能力，通過(guò)交錯(cuò)并聯(lián)進(jìn)一步提高了電路的電流輸出能力，同時(shí)減小了輸出諧波，在不增加單個(gè)器件通流能力的條件下可以大幅提高裝置的電流輸出能力，同時(shí)可以使大電流輸出的設(shè)計(jì)十分靈活，可以選用多種電流規(guī)格的器件實(shí)現(xiàn)，并能夠使功率器件的散熱設(shè)計(jì)難度大幅降低。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的基于功率器件混合并聯(lián)的AC/DC變換電路的一個(gè)原理框圖；
[0018]圖2為功能器件直接并聯(lián)的示意圖；
[0019]圖3為功率器件獨(dú)立驅(qū)動(dòng)信號(hào)方式的示意圖；
[0020]圖4為通過(guò)一路驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)多個(gè)直接并聯(lián)的功率器件的示意圖；
[0021]圖5本實(shí)用新型的基于功率器件混合并聯(lián)的AC/DC變換電路基于三相交流源變換一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0023]本實(shí)用新型中的“第一”、“第二”等僅用于描述上相區(qū)別，并沒(méi)有其它特殊的含義。
[0024]本實(shí)用新型提供一種大功率輸出，高效率運(yùn)行，能夠改善輸出高次諧波，改善電力電子器件部分的散熱條件的基于功率器件混合并聯(lián)的DC/AC變換電路。圖1為本實(shí)用新型的基于功率器件混合并聯(lián)的AC/DC變換電路的一個(gè)原理框圖，如圖1所示:
[0025]基于功率器件混合并聯(lián)的AC/DC變換電路包括:2個(gè)電流變換子電路。2個(gè)電流變換子電路分別包括2個(gè)交錯(cuò)并聯(lián)的變換模塊，其中第一電流變換子電路包括交錯(cuò)并聯(lián)的變換模塊2和變換模塊3，第二電流變換子電路包括交錯(cuò)并聯(lián)的變換模塊4和變換模塊5。變換模塊2、3、4、5都包括2個(gè)直接并聯(lián)的功率器件。以變換模塊2為例，變換模塊2包括2個(gè)直接并聯(lián)的功率器件21和功率器件22。
[0026]電源I的2個(gè)輸出端與第一電流變換子電路、第二電流變換子電路一一對(duì)應(yīng)電連接，第一電流變換子電路、第二電流變換子電路的輸出端輸出轉(zhuǎn)換電壓。驅(qū)動(dòng)控制器4控制變換模塊2、3、4、5中的2個(gè)直接并聯(lián)的功率器件運(yùn)行，并控制多個(gè)交錯(cuò)并聯(lián)的變換模塊2、3、4、5以預(yù)設(shè)的相位差運(yùn)行。
[0027]在一個(gè)實(shí)施例中，交錯(cuò)并聯(lián)的變換模塊2、3、4、5中都可以設(shè)置一輸入電感。第一電流變換子電路、第二電流變換子電路的輸出端輸出轉(zhuǎn)換電壓的輸出端并聯(lián)有直流母線電容。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，電流變換子電路可以包括N個(gè)交錯(cuò)并聯(lián)的變換模塊，各個(gè)變換模塊的載波角度相位差為360° /N，N大于等于2。變換模塊包括M個(gè)直接并聯(lián)的功率器件，M大于等于2。
[0029]一般來(lái)說(shuō)，所選功率器件在導(dǎo)通時(shí)的管壓降Vce是導(dǎo)通電流Ic的單調(diào)遞增函數(shù):Vce = f (Ic)，其中，df (Ic)/dlc > O。通過(guò)M個(gè)功率器件的集電極使用導(dǎo)體聯(lián)接、發(fā)射極使用導(dǎo)體聯(lián)接，使M個(gè)功率器件直接并聯(lián)。M個(gè)直接并聯(lián)的功率器件采用每個(gè)功率器件獨(dú)立驅(qū)動(dòng)信號(hào)方式，或通過(guò)一路驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)M個(gè)直接并聯(lián)的功率器件。
[0030]功率器件可以是所有自關(guān)斷器件；這類器件很多，門極可關(guān)斷晶閘管(Gate-Turn-Off Thyristor一GT0)，電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Power M0SFET)，絕緣柵雙極晶體管(Insulate-Gate Bipolar Transistor一IGBT)均屬于此類。
[0031]大功率晶體管一般被稱為功率器件，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域研宄范疇，其實(shí)質(zhì)就是要有效地控制功率電子器件合理工作，通過(guò)功率電子器件為負(fù)載提供大功率的輸出。功率器件通常工作于高電壓、大電流的條件下，普遍具備耐壓高、工作電流大、自身耗散功率大等特點(diǎn)，因此在使用時(shí)與一般小功率