[發明專利]一種五電平H橋推挽雙向直流變換拓撲結構

在審

• 申請號: 201811599098.1
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109861541A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 宋崇輝;高俊山;宋家祥;李坤;韓濤;趙世超;孫先瑞;刁乃哲
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

本發明提出一種五電平H橋推挽雙向直流變換拓撲結構，其特征在于：高壓側五電平全橋結構與低壓側推挽結構，高壓側五電平全橋結構通過功率電感與低壓側推挽結構連接。所述高壓側五電平全橋結構包括：高壓側電源、第一母線電容、第二母線電容、兩個電阻、八個開關管、八個二極管、四個箝位二極管以及功率電感；所述低壓側推挽結構包括：低壓側電源、高頻變壓器、兩個開關管及兩個二極管；可以使得電流應力變小，開關通態損耗降低，鐵磁原件渦流損耗減小，系統的傳輸效率高，電壓波形的諧波總畸變率小，提高了變壓器的傳輸效率，拓撲結構簡單，輸出控制容易，并且由于其結構對稱，易于實現軟開關，具有電氣隔離，電壓變化范圍大。

技術領域

本發明涉及一種雙向直流變換的拓撲結構領域，具體為一種五電平H橋推挽雙向直流變換拓撲結構。

背景技術

當今世界面臨著嚴重的污染現狀，人類的生產活動大量的消耗著不可再生能源，同時隨著新能源的發展，可再生能源的利用已經被提上日程，電力系統引入了太陽能、風能，生物質能、潮汐等可再生能源，但是由于新能源不像傳統能源那樣具有穩定性，新能源的引入，會干擾電網的正常運行，新能源的不穩定的特性會使電網產生波動。因此需要使用一種功率變換器，通過這種變換器能夠控制儲能系統的充放電，使得我們更加有效的利用新能源發電，能夠更加有效的改善供電的質量。

發明內容

為了克服現有技術中的問題，本發明提供了一種五電平H橋推挽雙向直流變換拓撲結構，包括高壓側五電平全橋結構與低壓側推挽結構，高壓側五電平全橋結構通過功率電感與低壓側推挽結構連接。

所述高壓側五電平全橋結構包括：高壓側電源、第一母線電容、第二母線電容、第一均壓電阻、第二均壓電阻、八個開關管、八個二極管、四個箝位二極管以及功率電感；所述第一母線電容與第二母線電容串聯后與高壓側電源并聯，第一開關管至第四開關管依次串聯后與高壓側電源并聯，第一均壓電阻與第二均壓電阻串聯后與高壓側電源并聯，第五開關管至第八開關管依次串聯后與高壓側電源并聯，第十一箝位二極管的陰極連接在第一開關管與第二開關管之間的中點，第十一箝位二極管的陽極與第十二箝位二極管陰極相連，所述第十二箝位二極管的陽極連接在第三開關管與第四開關管之間的中點，第十三箝位二極管的陽極連接在第五開關管與第六開關管之間的中點，所述第十三箝位二極管的陽極與第十四箝位二極管的陰極相連，所述第十四箝位二極管的陽極連接在第七開關管與第八開關管之間的中點，第一母線電容與第二母線電容之間的中點、第一均壓電阻與第二均壓電阻之間的中點、第十一箝位二極管與第十二箝位二極管之間的中點以及第十三箝位二極管與第十四箝位二極管之間的中點結于一點，所述功率電感一端接于第二開關管與第三開關管之間，另一端經高頻變壓器的一次繞組連接在第六開關管與第七開關管之間。

所述低壓側推挽結構包括：低壓側電源、高頻變壓器、兩個開關管及兩個二極管；

所述高頻變壓器包括：一次繞組、第一二次繞組與第二二次繞組；

所述低壓側的電源的正極分別連接第九開關管與第十開關管，所述第九開關管經第一二次繞組與低壓側電源連接，所述第十開關管經第二二次繞組與低壓側電源連接。

作為一種優選的技術方案，所述的第十一至十四箝位二極管為快恢復二極管或肖特基二極管。

作為一種優選的技術方案，所述的第一至第十開關管為全控型開關器件。

本發明具有以下有益效果及優點：

1.本發明提出的一種五電平H橋推挽雙向直流變換拓撲結構，高壓側五電平全橋結構，相對于傳統的三電平半橋結構，增加了全控型器件的使用數量，增加了電平數目，減少了單個開關管所承受的電壓應力，減少了功率電感的數量同時具有相同的效果。

2.推挽電路廣泛應用于功放電路和開關電源中，開關變壓器磁芯利用率高，推挽電路工作時，兩只對稱的功率開關管每次只有一個導通，所以導通損耗小。對開關管電壓能夠有效箝位，同時能夠有效減小環流能量。