[發明專利]混合四電平整流器

在審

• 申請號: 201810389363.7
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108667321A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 陳劍飛;李劍
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02M1/12
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發明公開了一種混合四電平整流器，主要包括A相電路、B相電路、C相電路、電容C₁、電容C₂、電容C₃和電阻R。記電容C₁的兩端分別為g端和h端。記電容C₂的兩端分別為h端和j端。記電容C₃的兩端分別為j端和k端。A相電路、B相電路和C相電路并聯后接入g端。電容C₁和電容C₂通過h端串聯。電容C₂和電容C₃通過j端串聯。電容C₃的k端串聯電阻R后接入g端。本發明增加了輸出電平數量，有利于降低開關器件電壓應力，使其適用于中壓大功率場合。本發明還減小了輸入電流諧波畸變率，降低了該變換器的開關損耗，提高了該變換器的開關頻率，減小無源器件的體積，可提高變換器功率密度。本發明適用于中壓大功率應用場合和低壓高功率密度應用場合。

技術領域

本發明涉及電氣領域，具體是一種混合四電平整流器。

背景技術

中高壓變頻器被廣泛應用充電樁、通信電源、工業變頻器和交直流傳動系統等工業領域。整流單元是中高壓變頻器的重要組成部分。

功率半導體器件如絕緣柵雙極性晶體管在中高壓變頻器領域有著廣泛的應用。但目前高壓功率半導體器件電壓等級有限，且電壓等級越高成本越高，開關性能較差。

雖然市場上已有應用多個IGBT串聯的兩電平、三電平變流器的產品，但其設計布局存在可靠性較差，換流回路較大，生成成本高等問題。因此，提高整流器效率、功率密度、可靠性、功率因數、輸入端電流諧波的研究刻不容緩。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術中存在的問題。

為實現本發明目的而采用的技術方案是這樣的，一種混合四電平整流器，主要包括A相電路、B相電路、C相電路、電容C₁、電容C₂、電容C₃和電阻R。

進一步，電容C₁、電容C₁和電容C₃的規格相同。

記電容C₁的兩端分別為g端和h端。記電容C₂的兩端分別為h端和j端。記電容C₃的兩端分別為j端和k端。

A相電路、B相電路和C相電路并聯后接入g端。電容C₁和電容C2通過h端串聯。電容C₂和電容C₃通過j端串聯。電容C₃的k端串聯電阻R后接入g端。

進一步，混合四電平整流器還包括電壓定向控制系統。

所述電壓定向控制系統采用PI調節器實現無靜差控制。

所述電壓定向控制系統主要包括電壓外環和電流內環。

所述電壓外環通過穩定直流母線電壓傳遞有功功率。

所述電流內環對有功電流和無功電流進行閉環控制。其中，當無功電流指令設置為0時，混合四電平整流器運行在單位功率因數情況下。

進一步，混合四電平整流器通過Buck平衡電路平衡直流母線電容電壓。

所述Buck平衡電路的電路結構如下所示：

開關管S₃的漏極依次串聯電感L₁和開關管S₂的漏極。開關管S₃的柵極懸空。開關管S₃的源極依次串聯電感L₂和開關管S₂的源極。開關管S₂的柵極懸空。