CN104038093A

CN104038093A - 防直通三电平双Buck逆变器

Info

Publication number: CN104038093A
Application number: CN201410287172.1A
Authority: CN
Inventors: 杨华杨; 洪峰; 李元立; 黄重月; 朱京涛; 陈锋; 徐艺; 刘军; 辛张楠
Original assignee: Suzhou Hong Peng New Forms Of Energy Co Ltd
Current assignee: Suzhou Hong Peng New Forms Of Energy Co Ltd
Priority date: 2014-06-24
Filing date: 2014-06-24
Publication date: 2014-09-10

Abstract

本发明提供了一种防直通三电平双Buck逆变器，包括第一直流源、第二直流源、第一Buck电路、第二Buck电路和输出负载，所述第一Buck电路包括第一滤波电感，所述第二Buck电路包括第二滤波电感，所述输出负载包括滤波电容和负载，所述电容、负载并联后一端接电源地，另一端与第一滤波电感、第二滤波电感连接。该防直通三电平双Buck逆变器拓扑突出优点是：（1）减小导通阻抗，提高系统效率；（2）减少系统模态，增强系统稳定性；（3）以简洁的结构实现了无直通。

Description

防直通三电平双Buck逆变器

技术领域

本发明涉及一种电能变换装置中的逆变器，特别涉及一种新型的防直通三电平双Buck逆变器。

背景技术

近年来，随着新能源发电、智能电网等的发展，多电平变换器技术得到了越来越多的关注，多电平变换器具有如下优点：（1）滤波前的电平为多电平阶梯波，谐波含量小，有利于滤波器的设计，降低了滤波器的体积和容量；（2）适用于高压大容量的场合；（3）相比于传统两电平变换器，其器件的电压压力小，转换效率高。随着电力电子技术的发展，逆变器得到了广泛的研究和应用，同时许多场合对逆变器提出了更严格的要求：避免功率三极开关管直通问题、提高输入直流电压利用率和降低电子器件电压应力等。多电平逆变器的结构复杂，进一步实现防直通等目标，给逆变器结构提出了挑战。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种系统稳定性强、系统效率高的防直通三电平双Buck逆变器。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供了一种防直通三电平双Buck逆变器，包括第一直流源、第二直流源、第一Buck电路、第二Buck电路和输出负载，所述第一Buck电路包括第一滤波电感，所述第二Buck电路包括第二滤波电感，所述输出负载包括滤波电容和负载，所述电容、负载并联后一端接电源地，另一端与第一滤波电感、第二滤波电感连接。

优选地，第一Buck电路还包括第一开关管、第二开关管、第一功率二极管、第二功率二极管，第二Buck电路包括第三开关管、第四开关管、第三功率二极管、第四功率二极管，第一直流源正极和第一开关管漏极相连；第一开关管源极、第二开关管漏极、第一功率二极管阴极、第三功率二极管阴极相连；第一功率二极管阳极和电源地相连；第二开关管源极、第一滤波电感一端、第二功率二极管阴极相连；第一滤波电感另一端、电容一端、负载一端、第二滤波电感一端相连；第二滤波电感另一端、第三功率二极管阳极、第三开关管漏极相连；第三开关管源极、第四开关管漏极、第二功率二极管阴极、第四功率二极管阴极相连；第四开关管源极、第二直流源阴极相连；第一直流源阴极、第二直流源阳极、电源地、第一功率二极管阳极、第四功率二极管阴极相连，滤波电容、负载另一端和电源地相连。

如上所述，本发明的防直通三电平双Buck逆变器具有如下有益效果：该防直通三电平双Buck逆变器能实现用开关管和功率二极管的导通续流，本拓扑突出优点是：（1）减小导通阻抗，提高系统效率；（2）减少系统模态，增强系统稳定性；（3）以简洁的结构实现了无直通。

附图说明

图1为本发明实施例的电路图。

图2a为本发明实施例工作模态1时的模态示意图。

图2b为本发明实施例工作模态2时的模态示意图。

图2c为本发明实施例工作模态3时的模态示意图。

图2d为本发明实施例工作模态4时的模态示意图。

图2e为本发明实施例工作模态5时的模态示意图。

图2f为本发明实施例工作模态6时的模态示意图。

图中的各符号名称：S1～S4--第一～第六开关管。D1～D4--第一～第四功率二极管。L1、L2--第一、第二滤波电感。C--滤波电容。R--负载电阻。Ud1、Ud2--第一、第二直流源。GND--电源地。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本发明提供一种新型防直通三电平双Buck逆变器，其主要包括第一直流源Ud1、第二直流源Ud2、第一Buck电路1、第二Buck电路2和输出负载3，第一Buck电路2包括第一开关管S1、第二开关管S2、第一功率二极管D1、第二功率二极管D2和第一滤波电感L1，第二Buck电路2包括第三开关管S3、第四开关管S4、第三功率二极管D3、第四功率二极管D4和第二滤波电感（L2），输出负载3包括滤波电容C和负载R。

第一直流源Ud1正极和第一开关管S1漏极相连；第一开关管S1源极、第二开关管S2漏极、第一功率二极管D3阴极、第三功率二极管D3阴极相连；第一功率二极管D1阳极和电源地GND相连；第二开关管S2源极、第一滤波电感L1一端、第二功率二极管D2阴极相连；第一滤波电感L1另一端、电容C一端、负载R一端、第二滤波电感L2一端相连；第二滤波电感L2另一端、第三功率二极管D3阳极、第三开关管S3漏极相连；第三开关管S3源极、第四开关管S4漏极、第二功率二极管D2阴极、第四功率二极管D4阴极相连；第四开关管S4源极、第二直流源Ud2阴极相连；第一直流源Ud1阴极、第二直流源Ud2阳极、电源地GND、第一功率二极管D1阳极、第四功率二极管D4阴极相连。滤波电容C、负载R另一端和电源地GND相连。

本发明实现一种新型防直通三电平双Buck逆变器，电路可分为六个工作区间，下面以图1所示为主电路结构，结合图2a-图2f叙述本发明的一种新型防直通三电平双Buck逆变器的工作原理和工作模态。

1、工作模态1：如图2a所示，第一开关管S1、第二开关管S2导通，第一直流源Ud1经过第一开关管S1、第二开关管S2、第一滤波电感L1、滤波电容C、电源地GND加在负载R两端。

2、工作模态2：如图2b所示，第二开关管S2导通、第一功率二极管D1导通、第一电感L1续流，其他管子均关断。

3、工作模态3：如图2c所示，第四开关管S4导通、功率二极管D2导通、第一电感L1续流，其他管子均关断。

4、工作模态4：如图2d所示，第三开关管S3导通、第四开关管S4导通，第二直流源Ud2经第三开关管S3、第四开关管S4、第二滤波电感L2、滤波电容C、电源地GND加在负载R两端，其他管子均关断。

5、工作模态5：如图2e所示，第三开关管S3导通、第四二极管D4导通、第二滤波电感L2续流，其他管子均关断。

6、工作模态6：如图2f所示，第一开关管S1导通、第三二极管D3导通、第二滤波电感L2续流，其他管子均关断。

由以上描述可知，本发明是一种新型防直通三电平双Buck逆变器，该逆变器具有如下优点：1)电路是三电平，输出谐波分量少；2)电路续流经过功率二极管和开关管完成，较体二极管续流，其导通阻抗小，电路效率高；3)电路器件电压应力小，易实现；4)系统模态简单，稳定性强，5）在实现三电平和无直通的同时，具有相对简洁的电路结构。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种防直通三电平双Buck逆变器，包括第一直流源（Ud1）、第二直流源（Ud2）、第一Buck电路（1）、第二Buck电路（2）和输出负载（3），所述第一Buck电路（1）包括第一滤波电感（L1），所述第二Buck电路（2）包括第二滤波电感（L2），所述输出负载（3）包括滤波电容（C）和负载（R），其特征在于：所述电容（C）、负载（R）并联后一端接电源地（GND），另一端与第一滤波电感（L1）、第二滤波电感（L2）连接。

2.根据权利要求1所述的防直通三电平双Buck逆变器，其特征在于：第一Buck电路（2）还包括第一开关管（S1）、第二开关管（S2）、第一功率二极管（D1）、第二功率二极管（D2），第二Buck电路（2）包括第三开关管（S3）、第四开关管（S4）、第三功率二极管（D3）、第四功率二极管（D4），第一直流源（Ud1）正极和第一开关管（S1）漏极相连；第一开关管（S1）源极、第二开关管（S2）漏极、第一功率二极管（D3）阴极、第三功率二极管（D3）阴极相连；第一功率二极管（D1）阳极和电源地（GND）相连；第二开关管（S2）源极、第一滤波电感（L1）一端、第二功率二极管（D2）阴极相连；第一滤波电感（L1）另一端、电容（C）一端、负载（R）一端、第二滤波电感（L2）一端相连；第二滤波电感（L2）另一端、第三功率二极管（D3）阳极、第三开关管（S3）漏极相连；第三开关管（S3）源极、第四开关管（S4）漏极、第二功率二极管（D2）阴极、第四功率二极管（D4）阴极相连；第四开关管（S4）源极、第二直流源（Ud2）阴极相连；第一直流源（Ud1）阴极、第二直流源（Ud2）阳极、电源地（GND）、第一功率二极管（D1）阳极、第四功率二极管（D4）阴极相连，滤波电容（C）、负载（R）另一端和电源地（GND）相连。