[發明專利]極低輸出電壓紋波二極管鉗位七電平直流變換器及直流電源

有效

• 申請號: 201410714309.7
• 申請日: 2014-11-29
• 公開（公告）號: CN104539160A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 石勇
• 申請（專利權）人: 西安愛科賽博電氣股份有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/14
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 楊亞婷

技術領域

本發明涉及一種多電平直流變換器拓撲，該電路可用于直流開關電源領域。

背景技術

多電平技術是電力電子技術的熱門技術。在電力電子應用中，受到器件電壓定額的影響，電路中不可避免采用器件串聯的結構形式，為了解決器件串聯的靜態、動態均壓問題必須附加均壓電路。隨著均壓電路的加入以及器件數量的增加，電路自然具備多種工作模式以及多個輸出電平，通過工作模式的組合得到更好的輸出特性。

1992年，巴西學者提出一種二極管鉗位三電平直流變換器，該電路如圖1所示。圖1電路中，4只自關斷器件串行連接，通過直流母線電容C_in1、C_in2和鉗位二極管D_cl1、D_cl2均衡自關斷器件的電壓應力，從而使每個自關斷器件的電壓應力為輸入電壓的一半，該電路可廣泛應用于高壓直流變換領域。但該電路有一個不足之處，即輸出濾波器前電壓在U_in/2k_T和0之間跳變，輸出諧波含量大，導致輸出濾波器體積大，影響裝置整體的功率密度。與此同時，當輸出濾波器前電平為0時，輸入電流斷續，導致較大的輸入電流紋波，從而需要較大的輸入EMI濾波器抑制輸入電流紋波。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出一種極低輸出電壓紋波二極管鉗位七電平直流變換器，可有效減小輸入、輸出濾波器的體積。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

極低輸出電壓紋波二極管鉗位多電平直流變換器，包括三電平不對稱半橋直流變換器，所述三電平不對稱半橋直流變換器包括自關斷器件組、均壓電路、高頻變壓器T₁以及輸出整流濾波單元，

所述自關斷器件組包括自關斷器件S₁、S₂、S₃、S₄，S₁、S₂、S₃、S₄之間通過發射極與集電極的連接而依次串聯，其中S₁的集電極與直流電源的正端連接，S₄的發射極與直流電源的負端連接，每一個自關斷器件還反并聯一個二極管；

所述均壓電路包括連接在直流電源正負端之間的串聯的兩個電容C_in1和C_in2；還包括連接在S₁發射極與S₃發射極之間的兩個相串聯的鉗位二極管D_cl1與D_cl2，其中D_cl1的正端與S₃發射極連接，D_cl2的負端與S₁發射極連接，D_cl1與D_cl2的連接點與C_in1和C_in2的連接點連通；還包括連接在S₁發射極與S₃發射極之間浮動電容C_aa；

所述高頻變壓器T₁的原邊繞組的同名端通過隔直電容C_BL與S₁發射極連接，所述高頻變壓器T₁的原邊繞組的異名端與直流電源負端連接，所述高頻變壓器T₁的副邊繞組通過整流濾波單元輸出直流，

其特殊之處在于：

所述多電平直流變換器還包括四只自關斷器件S₅、S₆、S₇、S₈，兩個變壓器T₂和T₃，每只自關斷器件還反并聯一個二極管，

自關斷器件S₅、S₆、S₇、S₈、S₂、S₃形成三相逆變半橋電路，S₅、S₆為一個單相逆變半橋電路的兩個橋臂，S₇、S₈為一個單相逆變半橋電路的兩個橋臂，S₂、S₃為一個單相逆變半橋電路的兩個橋臂，