[發明專利]一種六開關五電平整流器及其控制方法

在審

• 申請號: 202010587925.6
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111711369A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 劉兆偉;楊棟
• 申請（專利權）人: 煙臺大學
• 主分類號: H02M7/06
• 分類號: H02M7/06;H02M3/158;H02M1/08;H02M1/32
• 代理公司: 煙臺雙聯專利事務所(普通合伙) 37225
• 代理人: 王娟

1.一種六開關五電平整流器，包括前端AC-DC部分(3)和后端DC-DC部分(4)，所述AC-DC部分(3)網側通過濾波器(2)接入電網(1)，所述AC-DC部分(3)正、負輸出端分別與DC-DC部分(4)正、負輸入端相連接，AC-DC部分(3)正輸出端與負輸出端之間連接有2個串聯的直流側電容，所述DC-DC部分(4)輸出端接負載，其特征在于：

所述AC-DC部分(3)包括三相橋臂，每相橋臂包括多組二極管電路及節點，每相正輸出端與第一節點(3-3)之間連接有第一二極管電路，第一二極管電路導通方向為由第一節點(3-3)向正輸出端；第一節點(3-3)與第二節點(3-4)之間連接有第二二極管電路，第二二極管電路導通方向為由第二節點(3-4)向第一節點(3-3)；第二節點(3-4)與輸入端之間連接有第三二極管電路，第三二極管電路導通方向為由輸入端向第二節點(3-4)；輸入端與第三節點(3-5)之間連接有第四二極管電路，第四二極管電路導通方向為由第三節點(3-5)向輸入端；第三節點(3-5)與第四節點(3-6)之間連接有第五二極管電路，第五二極管電路導通方向為由第四節點(3-6)向第三節點(3-5)；第四節點(3-6)與負輸出端之間連接有第六二極管電路，第六二極管電路導通方向為由負輸出端向第四節點(3-6)；所述第一節點(3-3)與第四節點(3-6)之間并聯有串接的上飛跨電容(3-1)及下飛跨電容(3-8)，第二節點(3-4)與第三節點(3-5)之間并聯有串接的上開關(3-2)及下開關(3-7)，上下開關的連接點與上下飛跨電容的連接點相連接；

第二節點(3-4)通過第七二極管電路與輸出端中點相連接，第七二極管電路導通方向為輸出端中點向第二節點(3-4)；第三節點(3-5)通過第八二極管電路與輸出端中點相連接，第八二極管電路導通方向為第三節點(3-5)向輸出端中點；

各相橋臂的正輸出端均與AC-DC部分(3)的正輸出端相連接，各相橋臂的負輸出端均與AC-DC部分(3)的負輸出端相連接；

所述DC-DC部分(4)包括兩個并聯電路分支，每個并聯電路分支包括1個IGBT、1個電感及1個二極管，所述IGBT與所述電感串聯連接，所述IGBT與電感的連接點與接地端連接有二極管，所述二極管導通方向為由接地端向所述IGBT與電感的連接點。

2.如權利要求1所述的六開關五電平整流器，其特征在于：還包括采樣電路(5)、信號調理電路(6)、保護電路(7)、控制電路(8)及主電路驅動電路(9)；所述采樣電路(5)、信號調理電路(6)、控制電路(8)及主電路驅動電路(9)順次單向電連接，所述保護電路(7)與所述控制電路(8)電連接；

所述采樣電路(5)采樣直流側電容電壓、三相輸入電流及三相電網電壓，所述信號調理電路(6)將采樣電壓電流轉化成所述控制電路(8)可以控制的電壓，所述控制電路(8)將控制信號送入到所述主電路驅動電路(9)，從而完成各開關的開通與關斷。

3.如權利要求2所述的六開關五電平整流器，其特征在于：所述控制電路(8)為DSP控制電路。

4.如權利要求1所述的六開關五電平整流器，其特征在于：所述濾波器(2)為電抗器。

5.一種用于控制如權利要求1至4任一所述的六開關五電平整流器的控制方法，其特征在于：將abc軸的電壓和電流分量轉化成αβ軸電壓和電流，通過模型計算得到電壓矢量，并將電壓矢量以及直流側電容電壓送入到價值函數中，得到最優矢量；再根據最優矢量控制每相橋臂2個開關的冗余狀態。