[發(fā)明專利]混合三電平雙向DC-DC變換器及其中點(diǎn)電壓平衡控制方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110291918.6
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN112838767A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂曉飛;溫傳新;武迪;俞拙非;石春虎;云陽;孫厚濤;周亞東;古銘
• 申請（專利權(quán)）人: 國電南瑞科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335;H02M1/088
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 張歡歡

1.一種混合三電平雙向DC-DC變換器，其特征是，包括：直流電源、分壓電容電路、三電平電路、變壓器、H橋電路和負(fù)載電阻；

所述分壓電容電路包括串聯(lián)的第一電容和第二電容；兩端分別連接直流電源的正負(fù)兩端；第一電容和第二電容的串聯(lián)中點(diǎn)作為分壓電容電路的分壓端；

所述三電平電路包括并聯(lián)的第一個(gè)半橋橋臂和第二個(gè)半橋橋臂的兩端，第一個(gè)半橋橋臂和第二個(gè)半橋橋臂的兩端分別連接直流電源的正負(fù)兩端；第一個(gè)半橋橋臂的輸入端和第二個(gè)半橋橋臂的輸入端分別與分壓電容電路的分壓端相連；第一個(gè)半橋橋臂的中點(diǎn)和第二個(gè)半橋橋臂的中心分別連接變壓器的第一繞組的兩端；

變壓器的第二繞組的一端串聯(lián)第一電感后連接H橋電路的第一輸入端，變壓器的第二繞組的另一端連接H橋電路的第二輸入端；

H橋電路的兩橋臂中點(diǎn)連接并聯(lián)的第三電容和負(fù)載電阻。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合三電平雙向DC-DC變換器，其特征是，所述三電平電路包括：第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管、第六開關(guān)管、第七開關(guān)管和第八開關(guān)管；

第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第一二極管和第二二極管組成第一個(gè)半橋橋臂，第五開關(guān)管、第六開關(guān)管、第七開關(guān)管、第八開關(guān)管、第三二極管和第四二極管組成第二個(gè)半橋橋臂；

第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管和第四開關(guān)管依次正向串聯(lián)，兩端分別連接直流電源的正負(fù)兩端；所述第一二極管和第二二極管正向串聯(lián)，兩端分別與所述第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的串聯(lián)中點(diǎn)及所述第三開關(guān)管和第四開關(guān)管的串聯(lián)中點(diǎn)相連；所述第一二極管和第二二極管的串聯(lián)中點(diǎn)作為第一個(gè)半橋橋臂的輸入端，與分壓電容電路的分壓端相連；

第五開關(guān)管、第六開關(guān)管、第七開關(guān)管和第八開關(guān)管依次正向串聯(lián)，兩端分別連接直流電源的正負(fù)兩端；所述第三二極管和第四二極管正向串聯(lián)，兩端分別與所述第五開關(guān)管和第六開關(guān)管的串聯(lián)中點(diǎn)及所述第七開關(guān)管和第八開關(guān)管的串聯(lián)中點(diǎn)相連；所述第三二極管和第四二極管的串聯(lián)中點(diǎn)，作為第二個(gè)半橋橋臂的輸入端，與分壓電容電路的分壓端相連；

所述第二開關(guān)管和第三開關(guān)管的串聯(lián)中點(diǎn)，作為第一個(gè)半橋橋臂的中點(diǎn)，連接變壓器的第一繞組的一端；所述第六開關(guān)管和第七開關(guān)管的串聯(lián)中點(diǎn)，作為第二個(gè)半橋橋臂的中心，連接變壓器的第一繞組的另一端。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種混合三電平雙向DC-DC變換器，其特征是，還包括：

當(dāng)?shù)谝粌?nèi)移相角、第二內(nèi)移相角和第三內(nèi)移相角均為零時(shí)，中點(diǎn)電壓輸出兩電平的交流電壓；

當(dāng)?shù)谝粌?nèi)移相角不為零，第二、第三內(nèi)移相角為零時(shí)，中點(diǎn)電壓輸出三電平的交流電壓；

當(dāng)?shù)谝弧⒌诙?nèi)移相角不為零，第三移相角為零時(shí)，中點(diǎn)電壓輸出四電平的交流電壓；

當(dāng)?shù)谝粌?nèi)移相角、第二內(nèi)移相角和第三內(nèi)移相角均不為零時(shí)，中點(diǎn)電壓輸出五電平的交流電壓；

所述第一內(nèi)移相角為第一開關(guān)管和第三開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)間的移相角，第二內(nèi)移相角為第一開關(guān)管和第七開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)間的移相角，第三內(nèi)移相角為第二開關(guān)管和第八開關(guān)管間的移相角。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合三電平雙向DC-DC變換器，其特征是，所述H橋電路包括：第九開關(guān)管、第十開關(guān)管、第十一開關(guān)管和第十二開關(guān)管；

第九開關(guān)管和第十開關(guān)管正向串聯(lián)，第九開關(guān)管和第十開關(guān)管的串聯(lián)中點(diǎn)，作為H橋電路的第一輸入端，串聯(lián)第一電感后連接變壓器的第二繞組的一端；

第十一開關(guān)管和第十二開關(guān)管正向串聯(lián)，第十一開關(guān)管和第十二開關(guān)管的串聯(lián)中點(diǎn)，作為H橋電路的第二輸入端，連接變壓器的第二繞組的另一端；

第九開關(guān)管和第十一開關(guān)管及第十開關(guān)管和第十二開關(guān)管的連接中點(diǎn)作為H橋電路的兩橋臂中點(diǎn)，連接并聯(lián)的第三電容和負(fù)載電阻。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種混合三電平雙向DC-DC變換器，其特征是，還包括：

當(dāng)?shù)谒膬?nèi)移相角為零時(shí)，中點(diǎn)電壓輸出兩電平的交流電壓；

當(dāng)?shù)谒膬?nèi)移相角不為零時(shí)，中點(diǎn)電壓輸出三電平的交流電壓；

所述第四內(nèi)移相角為第九開關(guān)管和第十二開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)間的移相角。