[發明專利]一種三電平組合容錯逆變電路

有效

• 申請號: 201811200844.5
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN109347344B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 韓建定;齊蓉;李雪豐;雷曉犇;王傳奇;曾家齊
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: H02M7/44
• 分類號: H02M7/44;H02M7/483;H02M1/32;H02M7/5387
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1.一種三電平組合容錯逆變電路，包括用于實現某一相或多相橋臂單管或多管故障的容錯功能的三相橋臂容錯模塊，和在某一相整個橋臂出現故障后，由剩余兩相電路實現輸出三相電壓的輸出功能的變壓器容錯模塊，其中

三相橋臂容錯模塊分為4個橋臂，第一橋臂為中位點調節橋臂，由自上而下的四個功率管S₁、S₂、S₃、S₄和它們各自的反并聯二極管、以及鉗位電容C組成；每個功率管的集電極接反并聯二極管的負極，發射極接反并聯二極管的正極，形成一個功率管單元，因此，自上而下共形成相串聯的四個功率管單元：功率管S₁單元、S₂單元、S₃單元和S₄單元；其中，由上至下，功率管S₁的集電極與電源正極相連，功率管S₁的發射極與功率管S₂的集電極相連，功率管S₂的發射極與功率管S₃的集電極相連，功率管S₃的發射極與功率管S₄的集電極相連，功率管S₄的發射極接地；并且，鉗位電容C的“+”端與功率管S₁的發射極連接，鉗位電容C的“-”端與功率管S₃的發射極連接；將功率管S₂的發射極與功率管S₃的集電極之間的連接點，以下將這樣的連接點稱為兩個功率管的“中點”，定義為點O；

三相橋臂容錯模塊中剩下的三個橋臂分別為三相輸出橋臂，其中，A相橋臂自上而下由功率管S_a1、S_a4、S_A1、S_A4以及它們各自的反并聯二極管組成，共形成自上而下的四個功率管單元：功率管S_a1單元、S_a4單元、S_A1單元、S_A4單元，四個功率管單元的連接方式與上述中位點調節橋臂的連接方式完全相同；將相串聯的功率管S_a1單元和功率管S_a4單元稱為A相橋臂的上橋臂，將相串聯的功率管單元S_A1和功率管S_A4單元稱為A相橋臂的下橋臂；a點為上橋臂功率管S_a1、S_a4的中點，A點為下橋臂功率管S_A1、S_A4的中點；作為上橋臂的延伸，濾波電感L_a、濾波電阻R_a相串聯，在濾波電阻R_a后并聯了一個濾波電容C_a；并且，濾波電感L_a的正端與a點相連，負端與濾波電阻R_a相連，濾波電阻R_a的另一端與濾波電容C_a的正端相連，將濾波電容C_a的負端定義為點O₁；作為下橋臂的延伸，濾波電感L_A、濾波電阻R_A相串聯，在濾波電阻R_A后并聯了一個濾波電容C_A；其中濾波電感L_A的正端與A點相連，負端與濾波電阻R_A相連，濾波電阻R_A的另一端與濾波電容C_A的正端相連，將濾波電感C_A的負端定義為點O₂；

三相輸出橋臂結構相同；

由于三相橋臂結構相同，所以在B、C兩相的上橋臂中分別有濾波電感L_b、L_c，濾波電阻R_b、R_c，以及濾波電容C_b、C_c，所有濾波電容C_a、C_b、C_c的“-”端均連接于O₁點；在B、C兩相的下橋臂中分別有濾波電感L_B、L_C，濾波電阻R_B、R_C，以及濾波電容C_B、C_C，三相下橋臂的濾波電容C_A、C_B、C_C的“-”端均連接于O₂點；A相上橋臂濾波電阻R_a通過連接變壓器模塊與A相負載LoadA與下橋臂R_A串聯在一起構成回路；

在三相橋臂容錯模塊中，定義U是A相上橋臂a點與O點之間的輸出電壓，U_Ag是A相下橋臂A點與接地點g之間的輸出電壓，S_a1-S_a6、S_A1-S_A6分別為上、下橋臂的6個功率開關管；三相輸出電壓分別由上下工作的兩部分電路疊加；R_X、L_X、C_X，X＝a，b，c，A，B，C，分別為各相橋臂的濾波電阻、濾波電感和濾波電容；將三相橋臂容錯模塊中的三相輸出橋臂各自的上橋臂統稱為電路上部三橋臂，三相輸出橋臂各自的下橋臂統稱為電路下部三橋臂；

變壓器容錯模塊為兩組三相變壓器，具體包括上橋臂a、b、c三相變壓器和下橋臂A、B、C三相變壓器；

在變壓器容錯模塊中，A相繞組的原副邊變比T_1a∶T_2a1∶T_2a2＝1∶1∶0.5，B相繞組的原副邊變比C相繞組的原副邊變比

上橋臂變壓器a相的原邊線圈與副邊兩個線圈的線圈匝數比分別為T_1a∶T_2a1∶T_2a2＝1∶1∶0.5；b相的原邊線圈與副邊三個線圈的線圈匝數比分別為c相的原邊線圈與副邊四個線圈的線圈匝數比分別為

變壓器容錯模塊的兩個變壓器結構相同，其中，對于與上橋臂相連的變壓器而言，三相變壓器的原邊繞組由T_1a、T_1b、T_1c三個繞組組成，三個繞組的“+”端分別與上橋臂a、b、c的濾波電阻輸出端相連，三個繞組的“-”端并在一起與O₁點相連；變壓器副邊繞組眾多，將依次說明，上橋臂變壓器a相的副邊繞組由三個抽頭兩組線圈組成，在三個抽頭中第一個為“+”，最后一個為“-”；b相的副邊繞組由四個抽頭三組線圈組成，在四個抽頭中第一個為“+”，最后一個為“-”；c相的副邊繞組由五個抽頭四組線圈組成，在五個抽頭中第一個為“+”，最后一個為“-”；與上橋臂變壓器不同的是下橋臂變壓器副邊抽頭的正負極方向與之相反，均是第一個為“-”最后一個為“+”，其余構成均相同，具體為：下橋臂變壓器A相的副邊繞組由三個抽頭兩組線圈組成，在三個抽頭中第一個為“-”，最后一個為“+”；B相的副邊繞組由四個抽頭三組線圈組成，在四個抽頭中第一個為“-”，最后一個為“+”；C相的副邊繞組由五個抽頭四組線圈組成，在五個抽頭中第一個為“-”，最后一個為“+”；上下橋臂變壓器副邊通過該相的負載連接起來構成回路。