CN105703647A - 三电平钳位式三桥臂15开关变换器拓扑结构 - Google Patents

三电平钳位式三桥臂15开关变换器拓扑结构 Download PDF

Info

Publication number
CN105703647A
CN105703647A CN201410705295.2A CN201410705295A CN105703647A CN 105703647 A CN105703647 A CN 105703647A CN 201410705295 A CN201410705295 A CN 201410705295A CN 105703647 A CN105703647 A CN 105703647A
Authority
CN
China
Prior art keywords
switching
switching device
brachium pontis
converter topology
leg
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.)
Granted
Application number
CN201410705295.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105703647B (zh
Inventor
潘雷
王贝贝
苏刚
王慧慧
彭桂力
王秀丽
程保华
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.)
Tianjin Chengjian University
Original Assignee
Tianjin Chengjian University
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 Tianjin Chengjian University filed Critical Tianjin Chengjian University
Priority to CN201410705295.2A priority Critical patent/CN105703647B/zh
Publication of CN105703647A publication Critical patent/CN105703647A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105703647B publication Critical patent/CN105703647B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

一种三电平钳位式三桥臂15开关变换器拓扑结构，包括直流电源、两个串联电容和由三个桥臂组成的三电平钳位式三桥臂逆变桥。其中每个桥臂均由五个具有反并联二极管的开关器件和两个钳位二极管组成；所述五个开关器件为串联关系,所述两个钳位二极管中的第1个钳位二极管的阴极接于第1个开关器件和第2个开关器件之间，阳极接于参考点，第2个钳位二极管的阳极接于第4个开关器件和第5个开关器件之间。该拓扑结构除了Si,MM(i＝A,B,C)承受的电压应力不变以外，其它所有开关器件所承受的电压应力均减半；在相同的开关频率下，降低了输出波形的谐波分量；在每个开关器件导通和关断过程中，降低了开关器件的开关损耗。

Description

三电平钳位式三桥臂15开关变换器拓扑结构
技术领域
本发明涉及一种三电平钳位式三桥臂15开关变换器拓扑结构。
背景技术
现有的9开关逆变器的拓扑结构(如图2所示)存在以下缺点：1、除了Si,MM(i＝A,B,C)承受的电压应力以外，其它所有开关器件所承受的电压应力较大；2、在相同的开关频率下，输出波形的谐波分量较高；3、在每个开关器件导通和关断过程中，开关器件的开关损耗较大。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的是提供一种三电平钳位式三桥臂15开关变换器拓扑结构，该拓扑结构除了Si,MM(i＝A,B,C)承受的电压应力不变以外，其它所有开关器件所承受的电压应力均减半；在相同的开关频率下，输出波形的谐波分量将大幅度降低；在每个开关器件导通和关断过程中，大部分功率开关器件只承担一半的直流链电压，降低了开关器件的开关损耗。
如上构思，本发明的技术方案是：一种三电平钳位式三桥臂15开关变换器拓扑结构，包括直流电源和两个串联电容，两个电容中点接于0点位参考点，其特征在于：还包括由三个桥臂组成的三电平钳位式三桥臂逆变桥,其中每个桥臂均由五个具有反并联二极管的开关器件和两个钳位二极管组成；所述五个开关器件为串联关系,所述两个钳位二极管中的第1个钳位二极管的阴极接于第1个开关器件和第2个开关器件之间，阳极接于参考点，第2个钳位二极管的阳极接于第4个开关器件和第5个开关器件之间。
上述第2个开关器件和第3个开关器件之间接第1路负载。
上述第3个开关器件和第4个开关器件之间接第2路负载。
本发明具有如下的优点和积极效果：
1.与传统9开关逆变器相比本发明的效果是除了Si,MM(i＝A,B,C)承受的电压应力不变以外，其它所有开关器件所承受的电压应力均减半；若将Si,MM(i＝A,B,C)等效成两个相同开关器件的串联，则所有开关器件所承受的电压应力均减半。
2.在相同的开关频率下，输出波形的谐波分量将大幅度降低；
3.在每个开关器件导通和关断过程中，大部分功率开关器件只承担一半的直流链电压，降低了开关器件的开关损耗。
附图说明：
图1是本发明的结构原理示意图；
图2是现有的9开关逆变器的拓扑结构原理示意图；
图3是单个桥臂有效开关状态组合图，其中(a)为0状态、(b)为2状态、(c)为1状态、(d)为3状态；
图4是三电平钳位式三桥臂双输出逆变器的电压矢量分布图，其中(a)为单个负载电压空间矢量分布图；(b)为双负载下电压矢量分布图。
具体实施方式：
如图1所示：一种三电平钳位式三桥臂15开关变换器拓扑结构，包括直流电源和两个串联电容，两个电容中点接于0点位参考点，其特征在于：还包括由三个桥臂组成的三电平钳位式三桥臂逆变桥,其中每个桥臂均由五个具有反并联二极管的开关器件和两个钳位二极管组成；所述五个开关器件为串联关系,所述两个钳位二极管中的第1个钳位二极管的阴极接于第1个开关器件和第2个开关器件之间，阳极接于参考点，第2个钳位二极管的阳极接于第4个开关器件和第5个开关器件之间。
第1路负载接于第2个开关器件和第3个开关器件之间。
第2路负载接于第3个开关器件和第4个开关器件之间。
每个桥臂的有效工作状态或开关组合共4种，如表1所示。表1所对应每个桥臂的开关组合如图2所示。
表1开关器件的开关状态与有效工作状态对照
0 1 2 3
SU ON ON OFF OFF
SMU ON ON ON OFF
SMM ON OFF ON ON
SML OFF ON ON ON
SL OFF ON OFF ON
(其中：开关器件闭合时的状态为ON，反之为OFF。)
单一桥臂开关器件工作状态的约束条件如下：
Su＝Si·Sj＝1(j＝i+1,i∈[1,3])(1)
SL＝Si1·Sj1＝1(j1＝i1+1,i1＝i+1,或i，1＝，i+3i1≤4j≤5)(2)
其中：i、j、i1、j1分别代表了开关器件在同一桥臂中所处的位置，如：i＝1，表示任意桥臂最上方的开关器件；i＝3，代表任意桥臂从最上方开始向下的第3个开关器件；当开关器件ON状态时取1，反之取0。
三电平钳位式三桥臂双输出逆变器的电压矢量分布，并和传统单输出三电平逆变器电压矢量对比见表2所示。
表2电压矢量分布对照表
三电平钳位式三桥臂双输出逆变器的电压矢量分布图如图4所示，其中图(a)为单个负载电压空间矢量分布，图(b)为双负载下电压矢量分布。

Claims (3)

1.一种三电平钳位式三桥臂15开关变换器拓扑结构，包括直流电源和两个串联电容，两个电容中点接于0点位参考点，其特征在于：还包括由三个桥臂组成的三电平钳位式三桥臂逆变桥,其中每个桥臂均由五个具有反并联二极管的开关器件和两个钳位二极管组成；所述五个开关器件为串联关系,所述两个钳位二极管中的第1个钳位二极管的阴极接于第1个开关器件和第2个开关器件之间，阳极接于参考点，第2个钳位二极管的阳极接于第4个开关器件和第5个开关器件之间。
2.根据权利要求1所述的三电平钳位式三桥臂15开关变换器拓扑结构，其特征在于：上述第2个开关器件和第3个开关器件之间接第1路负载。
3.根据权利要求1所述的三电平钳位式三桥臂15开关变换器拓扑结构，其特征在于：上述第3个开关器件和第4个开关器件之间接第2路负载。
CN201410705295.2A 2014-11-27 2014-11-27 三电平钳位式三桥臂15开关变换器拓扑结构 Expired - Fee Related CN105703647B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410705295.2A CN105703647B (zh) 2014-11-27 2014-11-27 三电平钳位式三桥臂15开关变换器拓扑结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410705295.2A CN105703647B (zh) 2014-11-27 2014-11-27 三电平钳位式三桥臂15开关变换器拓扑结构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105703647A true CN105703647A (zh) 2016-06-22
CN105703647B CN105703647B (zh) 2018-05-01

Family

ID=56230283

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410705295.2A Expired - Fee Related CN105703647B (zh) 2014-11-27 2014-11-27 三电平钳位式三桥臂15开关变换器拓扑结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105703647B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107919808A (zh) * 2017-12-11 2018-04-17 天津城建大学 十五开关变换器的空间矢量调制方法
CN112511030A (zh) * 2020-11-30 2021-03-16 东北电力大学 一种具有升压能力的三相三电平双输出逆变器及其调制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102013828A (zh) * 2010-12-13 2011-04-13 山东大学 一种消除九开关变换器死区的控制系统及方法
CN102969930A (zh) * 2012-10-26 2013-03-13 华中科技大学 适用于九开关变换器的滑模控制方法
CN204741424U (zh) * 2014-11-27 2015-11-04 天津城建大学 三电平钳位式三桥臂15开关变换器拓扑结构

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102013828A (zh) * 2010-12-13 2011-04-13 山东大学 一种消除九开关变换器死区的控制系统及方法
CN102969930A (zh) * 2012-10-26 2013-03-13 华中科技大学 适用于九开关变换器的滑模控制方法
CN204741424U (zh) * 2014-11-27 2015-11-04 天津城建大学 三电平钳位式三桥臂15开关变换器拓扑结构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KENNEDY A. AGANAH等: "Pulsed-Width Modulation Technique for Family of (3N+3)-Switch Converters", 《2014 IEEE ENERGY CONVERSION CONGRESS AND EXPOSITION》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107919808A (zh) * 2017-12-11 2018-04-17 天津城建大学 十五开关变换器的空间矢量调制方法
CN112511030A (zh) * 2020-11-30 2021-03-16 东北电力大学 一种具有升压能力的三相三电平双输出逆变器及其调制方法
CN112511030B (zh) * 2020-11-30 2021-10-01 东北电力大学 一种具有升压能力的三相三电平双输出逆变器及其调制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105703647B (zh) 2018-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102201755B (zh) 一种混合箝位型四电平变换器
CN103944430B (zh) 一种模块化多电平换流器子单元拓扑
CN105024532A (zh) 一种单相三电平逆变器及三相三电平逆变器
CN102594187B (zh) 四电平拓扑单元及其应用电路
CN107154745B (zh) 多电平电路、三相多电平电路及控制方法
EP2421141B1 (en) Line and neutral point clamped inverter
CN106655853A (zh) 一种三电平逆变器
CN104617803A (zh) 多电平变流器子模块及其制作的逆变电路、mmc拓扑
CN102969881B (zh) 一种均压保护电路和二极管箝位多电平拓扑装置
CN102594185B (zh) 四电平拓扑单元及其应用电路
CN102882410A (zh) 一种单相七电平逆变器
CN202475300U (zh) 五电平电压源逆变器
CN105703647A (zh) 三电平钳位式三桥臂15开关变换器拓扑结构
CN204741424U (zh) 三电平钳位式三桥臂15开关变换器拓扑结构
CN103326552A (zh) 超大功率igbt感应加热设备的电流均衡系统及全桥逆变单元
CN104009662A (zh) T型三电平变换电路
CN102437761A (zh) 一种单相全桥三电平逆变器及一种三相三电平逆变器
CN102882412A (zh) 一种单相七电平逆变器
CN102420538A (zh) 二极管箝位七电平dc-ac变换电路
CN102801348A (zh) 三相五电平逆变器
CN103973129A (zh) 软开关电力电子变压器
CN203788185U (zh) 一种单电源多电平混合型逆变器电路
CN202059344U (zh) 一种五电平电路拓扑结构
CN103401453B (zh) 三相电流型多电平逆变器拓扑结构
US9564833B2 (en) Solid-state inverters with voltage-balanced switches

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180501

Termination date: 20181127