CN102891602A - 三电平直流变换器 - Google Patents

三电平直流变换器 Download PDF

Info

Publication number
CN102891602A
CN102891602A CN2012103667164A CN201210366716A CN102891602A CN 102891602 A CN102891602 A CN 102891602A CN 2012103667164 A CN2012103667164 A CN 2012103667164A CN 201210366716 A CN201210366716 A CN 201210366716A CN 102891602 A CN102891602 A CN 102891602A
Authority
CN
China
Prior art keywords
converter
level
circuit
voltage
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN2012103667164A
Other languages
English (en)
Inventor
檀三强
肖练
朱忠伟
季程荣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JIANGSU YINJIA GROUP CO Ltd
Original Assignee
JIANGSU YINJIA GROUP CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JIANGSU YINJIA GROUP CO Ltd filed Critical JIANGSU YINJIA GROUP CO Ltd
Priority to CN2012103667164A priority Critical patent/CN102891602A/zh
Publication of CN102891602A publication Critical patent/CN102891602A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

本发明公开了三电平直流变换器，属于电力电子器件的技术领域。所述三电平直流变换器包括分压电路、三电平电路、直流变换器，其特征在于所述分压电路的输入端接是直流电压源，输出端接三电平电路的输入端；所述三电平电路的输出端接直流变换器的输入端；所述直流变换器的输出端接滤波电路。本发明采用半桥直流变换器或全桥直流变换器，简化了电路构成；所有开关管的电压应力均为输入电压的一半，适用于高压输入场合；用传统的PWM控制或移相控制策略，操作简单易行。

Description

三电平直流变换器
技术领域
本发明公开了三电平直流变换器，属于电力电子器件的技术领域。
背景技术
近年来随着对电力电子技术的深入研究，人们对使用市电的功率变换装置的用电质量提出了越来越严格的要求。国际电工委员会已经制定了标准IEC61000-3-2，对谐波含量进行限制。这样电气装置就有必要采用功率因数校正技术。中、大功率的高频开关电源一般为三相380VAC±20%输入，整流后的直流母线电压最高将会达到640V左右；如果采用三相功率因数技术，直流母线电压通常会达到760-800V，甚至会高达上千伏，这就使得后级直流变换器中开关管的电压应力大大增加，给器件的选取带来了困难。
三电平变换器是通过增加开关管的数量来降低变换器中开关管的电压应力，使之适用于输入电压高的场合。半桥三电平变换器是最早提出的隔离型三电平变换器之一，它具有电路结构简单，可以实现软开关，开关频率恒定等优点，因而得到广泛应用。现有的三电平变换器具有点了复杂，操作繁琐，功率开关管应力打的缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了三电平直流变换器。
本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：
三电平直流变换器，包括分压电路、三电平电路、直流变换器，所述分压电路的输入端接是直流电压源，输出端接三电平电路的输入端；所述三电平电路的输出端接直流变换器的输入端；所述直流变换器的输出端接滤波电路。
所述三电平直流变换器中，直流变换器为全桥变换器或者半桥变换器。
所述三电平直流变换器中，三电平电路为二极管钳位型三电平逆变电路。
本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：
（1）所有开关管的电压应力均为输入电压的一半，适用于高压输入场合；
（2）采用半桥直流变换器或全桥直流变换器，简化了电路构成；
（3）可采用传统的PWM控制或移相控制策略，简单易行。
附图说明
图1为三电平直流变换器的电路图。
图2为采用全桥变换器构成的三电平直流变换器。
图3为采用半桥变换器构成的三电平直流变换器。
图4至图9为采用半桥变换器构成的三电平直流变换器在6个开关模态的等效电路结构示意图。
图中标号说明：Q1-Q6为第一三极管至第六三极管，C1-C6为第一开关管寄生电容至第六开关管寄生电容，D1-D6为第一开关管体二极管至第六开关管二极管，Cd1-Cd4为第一分压电容至第四分压电容，Css为飞跨电容，Df1、Df2分别为第一续流二极管、第二续流二极管，Llk为寄生电感，Tr为隔离变压器，DR1、DR2分别为第一整流二极管、第二整流二极管，Lf为输出滤波电感，Cf为输出滤波电容，Rld为负载。
具体实施方式
下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：
如图1所示，三电平直流变换器包括分压电路1，二极管钳位型三电平逆变电路2，桥式变换器3。分压电路1的输入端接是直流电压源Vin，输出端接二极管钳位型三电平逆变电路2的输入端；二极管钳位型三电平逆变电路2的输出端接桥式变换器3的输入端；桥式变换器3的输出端接滤波电路4。
分压电路1为第一分压电容Cd1、第二分压电容Cd2组成的串联支路，直流电压源Vin并联在串联支路两端。
二极管钳位型三电平逆变电路2包括串联连接的第一三极管Q1、第一续流二极管Df1、第二续流二极管Df2、第二三极管Q2。第一三极管Q1的集电极、第二三极管Q2的集电极与分压电路的两端子连接，第一续流二极管Df1、第二续流二极管Df2串联支路的中点与第一分压电容Cd1、第二分压电容Cd2串联支路的中点连接。第一三极管Q1的集电极与发射极之间接有第一开关管体二极管D1、第一开关管寄生电容C1，第二三极管Q2的集电极与发射极之间接有第二开关管体二极管D2、第二开关管寄生电容C2。
飞跨电容CSS并接在桥式变换器3输入端的两端子之间。
输出滤波电路包括串联连接的输出滤波电感Lf、输出滤波电容Cf，负载Rld并联在输出滤波电容Cf的两极。
采用全桥变换器构成的三电平直流变换器如图2所示，半桥变换器有两个桥臂：一个桥臂由第五三极管Q5、第六三极管Q6串联连接组成，其中点经过寄生漏感Llk后与隔离变压器Tr原边绕组的一个端子连接；另一个桥臂由第三三极管Q3、第四三极管Q4串联连接组成，其中点与隔离变压器Tr原边绕组的另一个端子连接。隔离变压器Tr副边绕组的两个端子分别接第一整流二极管DR1、第二整流二极管DR2，第一整流二极管DR1阴极与第二整流二极管DR2阴极连接后接输出滤波电感Lf的一端，输出滤波电感Lf的另一端接输出滤波电容Cf的一极，隔离变压器Tr副边绕组的中间抽头接输出滤波电容Cf的另一极。第三三极管Q3的集电极和发射极之间接有第三开关管体二极管D3、第三开关管寄生电容C3；第四三极管Q4的集电极和发射极之间接有第四开关管体二极管D4、第四开关管寄生电容C4；第五三极管Q5的集电极和发射极之间接有第五开关管体二极管D5、第五开关管寄生电容C5；第六三极管Q6的集电极和发射极之间接有第六开关管体二极管D6、第六开关管寄生电容C6。
采用半桥变换器构成的三电平直流变换器如图3所示，半桥变换器有两个桥臂：一个桥臂由第三分压电容Cd3、第四分压电容Cd4串联连接组成，其中点经过寄生漏感Llk后与隔离变压器Tr原边绕组的一个端子连接；另一个桥臂由第三三极管Q3、第四三极管Q4串联连接组成，其中点与隔离变压器Tr原边绕组的另一个端子连接。隔离变压器Tr副边绕组的两个端子分别接第一整流二极管DR1、第二整流二极管DR2，第一整流二极管DR1阴极与第二整流二极管DR2阴极连接后接输出滤波电感Lf的一端，输出滤波电感Lf的另一端接输出滤波电容Cf的一极，隔离变压器Tr副边绕组的中间抽头接输出滤波电容Cf的另一极。
    现在对采用板桥变换器的三电平直流变换器做开关模态的分析：
在分析之前，作如下假设：①所有开关管和二极管均为理想器件；②所有电感、电容和隔离变压器均为理想组件；③飞跨电容Css足够大，稳态时其电压为Vin/2；④ 第三分压电容Cd3和第四分压电容Cd4容量很大且相等，其电压均为飞跨电容Css电压的一半，即VCd3=VCd4=Vin/4。
1. 开关模态1 [t0以前] [对应于图4]
t0以前，第一三极管Q1和第三三极管Q3导通，原边电流ip流经第一分压电容Cd1、第一三极管Q1、第三三极管Q3、隔离变压器Tr原边绕组、第四分压电容Cd4和第二续流二极管Df2。A B两点间电压vBA= Vin/4。第一整流管DR1导通，原边向副边提供能量。
2. 开关模态2 [t0-t1] [对应于图5]
t0时刻关断第三三极管Q3，ip从第三三极管Q3转移至第三开关管寄生电容C3、第四开关管寄生电容C4支路中，给第三开关管寄生电容C3充电，给第四开关管寄生电容C4放电。在第三开关管寄生电容C3、第四开关管寄生电容C4的缓冲作用下，第三三极管Q3近似为零电压关断，A B两点间电压vBA下降。到t1时刻，第三开关管寄生电容C3的电压升至Vin/2，第四开关管寄生电容C4的电压降至零，第四开关管体二极管D4自然导通。A B两点间电压vBA和副边整流电压vrect均下降至零。
3. 开关模态3 [t1-t2] [对应于图6]
副边整流电压vrect下降至零后，第二整流二极管DR2导通，隔离变压器Tr副边短路，隔离变压器Tr原边电压也为零。第四分压电容两端电压VCd4加在变压器漏感Llk上，ip开始线性下降，并不足以提供负载电流，副边整流管同时导通。
4. 开关模态4 [t2-t4] [对应于图7]
ip下降至零后，忽略中间的谐振过程，ip将维持在零。副边整流管同时导通，共同提供负载电流。第一三极管Q1关断后，电路工作状态不变。
5. 开关模态5 [t4-t5] [对应于图8]
在该时段同时开通第二三极管Q2和第四三极管Q4，变压器原边漏感Llk两端电压为Vin/4，ip在该电压作用下反向线性上升，但仍不足以提供负载电流，副边整流管依旧同时导通。
6. 开关模态6 [t5-t6] [对应于图9]
到t5时刻，原边电流反向增加到折算至原边的负载电流，第一整流管DR1关断，第二整流管DR2流过全部负载电流。变换器进入后半周期，工作情况与上述的半个周期类似。
由以上描述可知，本发明提出的三电平直流变换器具有如下优点：
（1）所有开关管的电压应力均为输入电压的一半，适用于高压输入场合；
（2）采用半桥直流变换器或全桥直流变换器，简化了电路构成；
（3）可采用传统的PWM控制或移相控制策略，简单易行。

Claims (3)

1.三电平直流变换器，包括分压电路、三电平电路、直流变换器，其特征在于所述分压电路的输入端接是直流电压源，输出端接三电平电路的输入端；所述三电平电路的输出端接直流变换器的输入端；所述直流变换器的输出端接滤波电路。
2.根据权利要求1所述的三电平直流变换器，其特征在于所述直流变换器为全桥变换器或者半桥变换器。
3.根据权利要求1或2所述的的三电平直流变换器，其特征在于所述三电平电路为二极管钳位型三电平逆变电路。
CN2012103667164A 2012-09-28 2012-09-28 三电平直流变换器 Withdrawn CN102891602A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012103667164A CN102891602A (zh) 2012-09-28 2012-09-28 三电平直流变换器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012103667164A CN102891602A (zh) 2012-09-28 2012-09-28 三电平直流变换器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102891602A true CN102891602A (zh) 2013-01-23

Family

ID=47535003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012103667164A Withdrawn CN102891602A (zh) 2012-09-28 2012-09-28 三电平直流变换器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102891602A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105305860A (zh) * 2015-10-24 2016-02-03 南京博兰得电子科技有限公司 一种逆变器
CN109245581A (zh) * 2014-03-26 2019-01-18 太阳能安吉科技有限公司 多电平逆变器
US11063528B2 (en) 2013-03-14 2021-07-13 Solaredge Technologies Ltd. Generating an alternating-current voltage with a high frequency multi-level inverter

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101604918A (zh) * 2009-06-24 2009-12-16 南京航空航天大学 采用无源辅助网络的零电压开关半桥三电平直流变换器
CN102025280A (zh) * 2010-12-22 2011-04-20 南京航空航天大学 对称控制型三相三电平直流变换器及其对称控制方法
US20120218785A1 (en) * 2011-02-24 2012-08-30 Jin Li Three-Level Active Neutral Point Clamped Zero Voltage Switching Converter
CN202856622U (zh) * 2012-09-28 2013-04-03 江苏银佳企业集团有限公司 三电平直流变换器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101604918A (zh) * 2009-06-24 2009-12-16 南京航空航天大学 采用无源辅助网络的零电压开关半桥三电平直流变换器
CN102025280A (zh) * 2010-12-22 2011-04-20 南京航空航天大学 对称控制型三相三电平直流变换器及其对称控制方法
US20120218785A1 (en) * 2011-02-24 2012-08-30 Jin Li Three-Level Active Neutral Point Clamped Zero Voltage Switching Converter
CN202856622U (zh) * 2012-09-28 2013-04-03 江苏银佳企业集团有限公司 三电平直流变换器

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11545912B2 (en) 2013-03-14 2023-01-03 Solaredge Technologies Ltd. High frequency multi-level inverter
US11063528B2 (en) 2013-03-14 2021-07-13 Solaredge Technologies Ltd. Generating an alternating-current voltage with a high frequency multi-level inverter
US11742777B2 (en) 2013-03-14 2023-08-29 Solaredge Technologies Ltd. High frequency multi-level inverter
US10886832B2 (en) 2014-03-26 2021-01-05 Solaredge Technologies Ltd. Multi-level inverter
US10680506B2 (en) 2014-03-26 2020-06-09 Solaredge Technologies Ltd. Multi-level inverter
US10700588B2 (en) 2014-03-26 2020-06-30 Solaredge Technologies Ltd. Multi-level inverter
US10886831B2 (en) 2014-03-26 2021-01-05 Solaredge Technologies Ltd. Multi-level inverter
US10680505B2 (en) 2014-03-26 2020-06-09 Solaredge Technologies Ltd. Multi-level inverter
CN109245581B (zh) * 2014-03-26 2021-12-10 太阳能安吉科技有限公司 多电平逆变器
CN109245581B9 (zh) * 2014-03-26 2022-01-07 太阳能安吉科技有限公司 多电平逆变器
US11296590B2 (en) 2014-03-26 2022-04-05 Solaredge Technologies Ltd. Multi-level inverter
US11632058B2 (en) 2014-03-26 2023-04-18 Solaredge Technologies Ltd. Multi-level inverter
CN109245581A (zh) * 2014-03-26 2019-01-18 太阳能安吉科技有限公司 多电平逆变器
US11855552B2 (en) 2014-03-26 2023-12-26 Solaredge Technologies Ltd. Multi-level inverter
CN105305860B (zh) * 2015-10-24 2018-06-08 南京博兰得电子科技有限公司 一种逆变器
CN105305860A (zh) * 2015-10-24 2016-02-03 南京博兰得电子科技有限公司 一种逆变器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102611310B (zh) 磁集成自驱动倍流整流半桥三电平直流变换器
CN101814856B (zh) 一种非隔离光伏并网逆变器及其开关控制时序
CN103560674A (zh) 一种三相三电平llc谐振直流变换器及其控制方法
CN101702578A (zh) 耦合电感实现正反激隔离式升压型变换器及应用
CN101847936B (zh) 滞后臂并联辅助网络的软开关全桥直流变换器
CN102025280B (zh) 对称控制型三相三电平直流变换器及其对称控制方法
CN100353652C (zh) 复合式全桥三电平直流变换器和全桥三电平直流变换器
CN202094804U (zh) 交错串联dc/dc变换器电路
CN103618449A (zh) 带有电荷泵的三绕组耦合电感双管升压变换器
CN103166495A (zh) 单相不对称全桥非隔离光伏并网逆变器
CN100561840C (zh) 零电压开关全桥直流变换器
CN101604916B (zh) 基于π型辅助网络零电压开关全桥直流变换器
CN201213241Y (zh) 一种零电压开关三电平直流变换电路
CN103887981A (zh) 一种全桥dc-dc变换器
CN1937380A (zh) 零电压开关半桥三电平直流变换器
CN104852590A (zh) 一种新型三电平llc谐振变换器
CN102412715B (zh) 一种抑制输出整流二极管反向尖峰电压的电路
CN106712523B (zh) 一种升压三电平全桥变换器及其控制方法
CN100539374C (zh) 零电压开关复合式全桥三电平直流变换器
CN100358226C (zh) 单开关双输出升压变换器
CN102891602A (zh) 三电平直流变换器
CN102291020A (zh) 交流推挽变换-单管整流的ac-dc变换器
CN101976966B (zh) 零电流软开关技术的新型辅助逆变电源
CN207782664U (zh) 三电平全桥软开关变流电路、焊机、电解水电源和充电机
CN105429452A (zh) 一种共模抑制双Boost无桥PFC变换器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C04 Withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20130123