CN110149068B - 一种无环流三相双Buck全桥逆变器及其控制策略 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无环流三相双Buck全桥逆变器及其控制策略，属于电力电子变换器技术领域。该变换器由两个直流输入电压源(V_H、V_L)、十二个开关管(S_a1～S_a4，S_b1～S_b4，S_c1～S_c4)、八个二极管(D_a1、D_a2、D_b1、D_b2、D_c1、D_c2、D_P、D_N)、六个滤波电感(L_a、L_b、L_c、L_fa、L_fb、L_fc)和三个交流负载(Z_a、Z_b、Z_c)构成。本发明一种无环流三相双Buck全桥逆变器及其控制策略仅用一个逆变器就实现了两个独立的直流输入源向交流负载供电，实现了两个单输入逆变器的功能。本发明提出的无环流三相双Buck全桥逆变器无桥臂直通和开关管体二极管反向恢复问题，还可以在提出的控制策略下工作于定频无环流模式，故可靠性高、效率高。本发明适用于新能源发电、航空机载电源等高效率高可靠性供电应用场合。

Description

一种无环流三相双Buck全桥逆变器及其控制策略

技术领域

本发明涉及一种无环流三相双Buck全桥逆变器的控制策略，属于电力电子技术领域，特别属于直流-交流电能变换技术领域。

背景技术

随着多电飞机、新能源技术的发展，对逆变器的可靠性、效率和功率密度的要求也越来越高。

传统桥式逆变器的桥臂由两个开关管串联组成，存在直通的风险。因此，需要在两个开关管之间加入死区。但是，死区加入后，开关管体二极管续流产生的严重的反向恢复不仅较低了逆变器的效率，其引起的尖峰还会对逆变器的可靠工作产生严重威胁。为此，学者们提出了多种双Buck逆变器。双Buck逆变器的桥臂由开关管和二极管反向串联组成，因此从根本上避免了桥臂直通的风险。另一方面，在航空供电场合，为提高系统的可靠性，通常要求多个电源供电。在新能源发电场合，如光伏发电场合，为实现多个光伏组件同时发电，也要求逆变器有多个直流输入端口。为了同时实现无桥臂直通和多直流端口输入，专利“申请号：201710085157.2”提出了三端口双向多相交直流变换器。但是，该发明与传统双Buck全桥逆变器一样，滤波电感半周期工作，利用率低，且不能实现定频无环流控制。因此，如何进一步提高滤波电感的利用率、实现逆变器的定频无环流运行，从而进一步提高逆变器的效率和功率密度，成为当前研究的目标。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种无环流三相双Buck全桥逆变器的控制策略，用于解决现有三相双输入双Buck逆变器滤波电感利用率低和有环流的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

所述一种双输入无环流三相双Buck全桥逆变器，由高压直流输入电压源(V_H)、低压直流输入电压源(V_L)、a相第一开关管(S_a1)、a相第二开关管(S_a2)、a相第三开关管(S_a3)、a相第四开关管(S_a4)、b相第一开关管(S_b1)、b相第二开关管(S_b2)、b相第三开关管(S_b3)、b相第四开关管(S_b4)、c相第一开关管(S_c1)、c相第二开关管(S_c2)、c相第三开关管(S_c3)、c相第四开关管(S_c4)、a相第一二极管(D_a1)、a相第二二极管(D_a2)、b相第一二极管(D_b1)、b相第二二极管(D_b2)、c相第一二极管(D_c1)、c相第二二极管(D_c2)、正向二极管(D_P)、反向二极管(D_N)、a相第一滤波电感(L_a)、a相第二滤波电感(L_fa)、b相第一滤波电感(L_b)、b相第二滤波电感(L_fb)、c相第一滤波电感(L_c)、c相第二滤波电感(L_fc)、a相负载(Z_a)、b相负载(Z_b)和c相负载(Z_c)构成；其中：高压直流输入电压源(V_H)的正极连于a相第一开关管(S_a1)的集电极、a相第二二极管(D_a2)的阴极、b相第一开关管(S_b1)的集电极、b相第二二极管(D_b2)的阴极、c相第一开关管(S_c1)的集电极和c相第二二极管(D_c2)的阴极，a相第一开关管(S_a1)的发射极连于a相第三开关管(S_a3)的发射极、a相第一二极管(D_a1)的阴极和a相第一滤波电感(L_a)的一端，a相第二二极管(D_a2)的阳极连于a相第一滤波电感(L_a)的另一端、a相第二滤波电感(L_fa)的一端和a相第二开关管(S_a2)的集电极，b相第一开关管(S_b1)的发射极连于b相第三开关管(S_b3)的发射极、b相第一二极管(D_b1)的阴极和b相第一滤波电感(L_b)的一端，b相第二二极管(D_b2)的阳极连于b相第一滤波电感(L_b)的另一端、b相第二滤波电感(L_fb)的一端和b相第二开关管(S_b2)的集电极，c相第一开关管(S_c1)的发射极连于c相第三开关管(S_c3)的发射极、c相第一二极管(D_c1)的阴极和c相第一滤波电感(L_c)的一端，c相第二二极管(D_c2)的阳极连于c相第一滤波电感(L_c)的另一端、c相第二滤波电感(l_fc)的一端和c相第二开关管(S_c2)的集电极，a相第三开关管(S_a3)的集电极连于b相第三开关管(S_b3)的集电极、c相第三开关管(Sc3)的集电极和正向二极管(D_P)的阴极，正向二极管(D_P)的阳极连于反向二极管(D_N)的阴极和低压直流输入电压源(V_L)的正极，反向二极管(D_N)的阳极连于a相第四开关管(S_a4)的发射极、b相第四开关管(S_b4)的发射极和c相第四开关管(S_c4)，低压直流输入电压源(V_L)的负极连于高压直流输入电压源(V_H)的负极、a相第一二极管(D_a1)的阳极、a相第二开关管(S_a2)的发射极、b相第一二极管(D_b1)的阳极、b相第二开关管(S_b2)的发射极、c相第一二极管(D_c1)的阳极和c相第二开关管(S_c2)的发射极，a相第二滤波电感(L_fa)的另一端连于a相负载(Z_a)的一端，b相第二滤波电感(L_fb)的另一端连于b相负载(Z_b)的一端，c相第二滤波电感(L_fc)的另一端连于c相负载(Z_c)的一端，a相负载(Z_a)的另一端连于b相负载(Z_b)的另一端和c相负载(Z_c)的另一端；

在对称负载条件下，三相负载中性点N点的电位固定为高压直流输入电压源(V_H)电压值的一半，因此三相控制解耦；根据电路的对称性，a相、b相和c相的控制策略类似，这里仅对a相说明：

a相控制系统由电压外环和电流内环组成；a相采样电压v_as与a相电压基准v_{a_ref}比较得到电压误差值；电压误差值经过电压外环调节器G_V处理，输出为a相第二滤波电感(L_fa)电流的基准i_{ref_a}；a相电流采样值i_as与a相第二滤波电感(L_fa)电流基准i_{ref_a}比较得到电流误差值；电流误差值经过电流内环调节器G_I处理，输出为调制波v_{r_a}；这里的电压调节器G_V和电流调节器G_I可以是任何常用的调节器，例如比例-积分调节器、比例-积分-微分调节器、比例-谐振调节器等；

a相第二滤波电感(L_fa)电流基准基准i_{ref_a}与0比较，当i_{ref_a}＞0时，输出信号I_P为逻辑高电平1，输出信号I_N为逻辑低电平0；当i_{ref_a}＜0时，输出信号I_N为逻辑高电平1，输出信号I_P为逻辑低电平0；调制波v_{r_a}与层叠载波比较；层叠载波由三角载波v_{Tri_P}和v_{Tri_N}组成，v_{Tri_P}在上，v_{Tri_N}在下；v_{Tri_P}和v_{Tri_N}的幅值Δv_{Tri_P}和Δv_{Tri_N}满足：

零点位于v_{Tri_P}和v_{Tri_N}的纵向几何中心(v_{Tri_P}+v_{Tri_N})/2，两个载波分界处的值为(v_{Tri_N}-v_{Tri_P})/2，V_H和V_L分别为高压直流输入电压源(V_H)和低压直流输入电压源(V_L)的电压幅值；

在a相第二滤波电感(L_fa)电流基准基准i_{ref_a}＞＝0时，a相第二开关管(S_a2)和a相第四开关管(S_a4)保持关断，a相第一开关管(S_a1)和a相第三开关管(S_a3)调制工作：

当v_{r_a}＞＝v_{Tri1_P}时，a相第一开关管(S_a1)导通和a相第三开关管(S_a3)保持导通，桥臂中点A_P的电压为V_H；

当v_{Tri_P}＞v_{r_a}＞＝v_{Tri_N}时，正向二极管(D_P)和a相第三开关管(S_a3)导通，桥臂中点A_P的电压为V_L；

当v_{Tri_N}＞v_{r_a}时，a相第一二极管(D_a1)导通，桥臂中点A_P的电压为0；

在a相第二滤波电感(L_fa)电流基准基准i_{ref_a}＜0时，a相第一开关管(S_a1)和a相第三开关管(S_a3)保持关断，a相第二开关管(S_a2)和a相第四开关管(S_a4)调制工作：

当v_{r_a}＞＝v_{Tri1_P}时，a相第二二极管(D_a2)导通，桥臂中点A_N的电压为V_H；

当v_{Tri_P}＞v_{r_a}＞＝v_{Tri_N}时，反向二极管(D_N)和a相第四开关管(S_a4)导通，桥臂中点A_N的电压为V_L；

当v_{Tri_N}＞v_{r_a}时，a相第二开关管(S_a2)和a相第四开关管(S_a4)导通，桥臂中点A_N的电压为0。

上述高压直流输入电压源(V_H)的电压必须不低于低压直流输入电压源(V_L)的电压。

有益效果：

(1)本发明提出的一种无环流三相双Buck全桥逆变器可以同时连接两个直流端口、无桥臂直通风险、无开关管体二极管反向恢复问题，可靠性高、效率高；

(2)本发明提出的一种无环流三相双Buck全桥逆变器在提出的控制策略下，可在逆变器桥臂中点产生多种电平，可有效减小开关损耗和滤波器体积；

(3)本发明提出的一种无环流三相双Buck全桥逆变器中，滤波电感V_fa、V_fb和L_fc为主导滤波电感且全周期工作，L_a、L_b和L_c为辅助滤波电感，虽半周期工作但感值很小，仅用于防止桥臂直通。因此，本发明提高了滤波电感的利用率、提高了逆变器的功率密度；

(4)本发明提出的一种无环流三相双Buck全桥逆变器在提出的控制策略下，可定频无环流运行，进一步提高了逆变器的效率。

附图说明

附图1是本发明提出的一种无环流三相双BUCK全桥逆变器的电路原理图；

附图2是本发明一种无环流三相双BUCK全桥逆变器在提出的控制策略下a相电路的控制框图；

附图3是本发明提出的一种无环流三相双BUCK全桥逆变器在提出的控制策略下，在V_L＞V_H/2情况下的关键波形图；

附图4是本发明提出的一种无环流三相双BUCK全桥逆变器中a相电路的原理图；

附图5是本发明提出的一种无环流三相双BUCK全桥逆变器在提出的控制策略下，a相第二滤波电感(L_fa)电流基准i_{ref_a}＞＝0时的等效电路图；

附图6是本发明提出的一种无环流三相双BUCK全桥逆变器在提出的控制策略下，a相第二滤波电感(L_fa)电流基准i_{ref_a}＞＝0且高压直流输入电压源(V_H)单独向a相负载供电时的等效电路图；

附图7本发明提出的一种无环流三相双BUCK全桥逆变器在提出的控制策略下，a相第二滤波电感(L_fa)电流基准i_{ref_a}＞＝0且低压直流输入电压源(V_L)单独向a相负载供电时的等效电路图；

附图8本发明提出的一种无环流三相双BUCK全桥逆变器在提出的控制策略下，a相第二滤波电感(L_fa)电流基准i_{ref_a}＞＝0且高压直流输入电压源(V_H)和低压直流输入电压源(V_L)均不向a相负载供电时的等效电路图；

附图9本发明提出的一种无环流三相双BUCK全桥逆变器在提出的控制策略下，a相第二滤波电感(L_fa)电流基准i_{ref_a}＜0时的等效电路图；

附图10本发明提出的一种无环流三相双BUCK全桥逆变器在提出的控制策略下，a相第二滤波电感(L_fa)电流基准i_{ref_a}＜0且a相负载向高压直流输入电压源(V_H)回馈能量时的等效电路图；

附图11本发明提出的一种无环流三相双BUCK全桥逆变器在提出的控制策略下，a相第二滤波电感(L_fa)电流基准i_{ref_a}＜0且a相负载向低压直流输入电压源(V_L)回馈能量时的等效电路图；

附图12本发明提出的一种无环流三相双BUCK全桥逆变器在提出的控制策略下，a相第二滤波电感(L_fa)电流基准i_{ref_a}＜0且a相负载既不向高压直流输入电压源(V_H)，也不向低压直流输入电压源(V_L)回馈能量时的等效电路图；

以上附图中的符号名称：V_H和V_L分别为高压直流输入电压源和低压直流输入电压源，Z_a、Z_b和Z_c分别为a相、b相和c相负载的电压，S_a1～S_a4、S_b1～S_b4、和S_c1～S_c4分别为a相、b相和c相的开关管，D_a1～D_a2、D_b1～D_b2和D_c1～D_c2分别为a相、b相和c相的二极管，D_P和D_N分别为a相、b相和c相公用的正向和反向二极管，L_a～L_fa、L_b～L_fb和L_c～L_fc分别为a相、b相和c相的滤波电感，v_{a_ref}为a相电压基准，v_as为a相电压采样值，i_{ref_a}为a相电流基准值，v_{r_a}为a相调制波，v_{Tri_P}和v_{Tri_N}为上下层叠的两个三角载波，P₁、P₂分别为v_{r_a}和v_{Tri_P}、v_{Tri_N}比较产生的信号，

和

分别为与P₁和P₂相反的逻辑信号，I_P为i_{ref_a}与0电平比较产生的信号，I_N为与I_P相反的逻辑信号，v_gsa1、v_gsa2、v_gsa3和v_gsa4分别为开关管S_a1～S_a4的驱动信号，A_P、A_N、B_P、B_N、C_P和C_N分别为各个桥臂的中点，N为三相负载的中性点，v_A为桥臂中点A_P或A_N的电位，v_AN为桥臂中点A_P或A_N与中性点N之间的电压。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

所述一种双输入无环流三相双Buck全桥逆变器，如附图1，其特征在于：

所述一种双输入无环流三相双Buck全桥逆变器，由高压直流输入电压源(V_H)、低压直流输入电压源(V_L)、a相第一开关管(S_a1)、a相第二开关管(S_a2)、a相第三开关管(S_a3)、a相第四开关管(S_a4)、b相第一开关管(S_b1)、b相第二开关管(S_b2)、b相第三开关管(S_b3)、b相第四开关管(S_b4)、c相第一开关管(S_c1)、c相第二开关管(S_c2)、c相第三开关管(S_c3)、c相第四开关管(S_c4)、a相第一二极管(D_a1)、a相第二二极管(D_a2)、b相第一二极管(D_b1)、b相第二二极管(D_b2)、c相第一二极管(D_c1)、c相第二二极管(D_c2)、正向二极管(D_P)、反向二极管(D_N)、a相第一滤波电感(L_a)、a相第二滤波电感(L_fa)、b相第一滤波电感(L_b)、b相第二滤波电感(L_fb)、c相第一滤波电感(L_c)、c相第二滤波电感(L_fc)、a相负载(Z_a)、b相负载(Z_b)和c相负载(Z_c)构成；其中：高压直流输入电压源(V_H)的正极连于a相第一开关管(S_a1)的集电极、a相第二二极管(D_a2)的阴极、b相第一开关管(S_b1)的集电极、b相第二二极管(D_b2)的阴极、c相第一开关管(S_c1)的集电极和c相第二二极管(D_c2)的阴极，a相第一开关管(S_a1)的发射极连于a相第三开关管(S_a3)的发射极、a相第一二极管(D_a1)的阴极和a相第一滤波电感(L_a)的一端，a相第二二极管(D_a2)的阳极连于a相第一滤波电感(L_a)的另一端、a相第二滤波电感(L_fa)的一端和a相第二开关管(S_a2)的集电极，b相第一开关管(S_b1)的发射极连于b相第三开关管(S_b3)的发射极、b相第一二极管(D_b1)的阴极和b相第一滤波电感(L_b)的一端，b相第二二极管(D_b2)的阳极连于b相第一滤波电感(L_b)的另一端、b相第二滤波电感(L_fb)的一端和b相第二开关管(S_b2)的集电极，c相第一开关管(S_c1)的发射极连于c相第三开关管(S_c3)的发射极、c相第一二极管(D_c1)的阴极和c相第一滤波电感(L_c)的一端，c相第二二极管(D_c2)的阳极连于c相第一滤波电感(L_c)的另一端、c相第二滤波电感(L_fc)的一端和c相第二开关管(S_c2)的集电极，a相第三开关管(S_a3)的集电极连于b相第三开关管(S_b3)的集电极、c相第三开关管(S_c3)的集电极和正向二极管(D_P)的阴极，正向二极管(D_P)的阳极连于反向二极管(D_N)的阴极和低压直流输入电压源(V_L)的正极，反向二极管(D_N)的阳极连于a相第四开关管(S_a4)的发射极、b相第四开关管(S_b4)的发射极和c相第四开关管(S_c4)，低压直流输入电压源(V_L)的负极连于高压直流输入电压源(V_H)的负极、a相第一二极管(D_a1)的阳极、a相第二开关管(S_a2)的发射极、b相第一二极管(D_b1)的阳极、b相第二开关管(S_b2)的发射极、c相第一二极管(D_c1)的阳极和c相第二开关管(S_c2)的发射极，a相第二滤波电感(L_fa)的另一端连于a相负载(Z_a)的一端，b相第二滤波电感(L_fb)的另一端连于b相负载(Z_b)的一端，c相第二滤波电感(L_fc)的另一端连于c相负载(Z_c)的一端，a相负载(Z_a)的另一端连于b相负载(Z_b)的另一端和c相负载(Z_c)的另一端；

附图2和附图3分别为双输入无环流三相双Buck全桥逆变器a相电路的单极性调制无环流控制策略框图和该策略下逆变器的关键波形图。

单极性调制无环流控制策略的控制系统由电压外环和电流内环组成。在对称负载条件下，三相负载中性点N点的电位固定为高压直流输入电压源(V_H)电压值的一半，因此三相控制解耦。根据电路的对称性，a相、b相和c相的控制策略类似，这里仅对a相说明。a相电路的原理图如附图4所示。

a相控制系统由电压外环和电流内环组成。a相采样电压v_as与a相电压基准v_{a_ref}比较得到电压误差值。电压误差值经过电压外环调节器G_V处理，输出为a相第二滤波电感(L_fa)电流的基准i_{ref_a}。a相电流采样值i_as与a相第二滤波电感(L_fa)电流基准i_{ref_a}比较得到电流误差值。电流误差值经过电流内环调节器G_I处理，输出为调制波v_{r_a}。这里的电压调节器G_V和电流调节器G_I可以是任何常用的调节器，例如比例-积分调节器、比例-积分-微分调节器、比例-谐振调节器等。

a相第二滤波电感(L_fa)电流基准基准i_{ref_a}与0比较，当i_{ref_a}＞0时，输出信号I_P为逻辑高电平1，输出信号I_N为逻辑低电平0；当i_{ref_a}＜0时，输出信号I_N为逻辑高电平1，输出信号I_P为逻辑低电平0。调制波v_{r_a}与层叠载波比较。层叠载波由三角载波v_{Tri_P}和v_{Tri_N}组成，v_{Tri_P}在上，v_{Tri_N}在下。v_{Tri_P}和v_{Tri_N}的幅值Δv_{Tri_P}和Δv_{Tri_N}满足：

零点位于v_{Tri_P}和v_{Tri_N}的纵向几何中心(v_{Tri_P}+v_{Tri_N})/2，两个载波分界处的值为(v_{Tri_N}-v_{Tri_P})/2(波形见后续说明书附图三)。

在a相第二滤波电感(L_fa)电流基准基准i_{ref_a}＞＝0时，a相第二开关管(S_a2)和a相第四开关管(S_a4)保持关断，a相第一开关管(S_a1)和a相第三开关管(S_a3)调制工作，等效电路如附图5所示：

当v_{r_a}＞＝v_{Ti1_P}时，a相第一开关管(S_a1)导通和a相第三开关管(S_a3)保持导通，高压直流输入电压源(V_H)单独向a相负载供电，桥臂中点A_P的电压为V_H，如附图6所示；

当v_{Tri_P}＞v_{r_a}＞＝v_{Tri_N}时，正向二极管(D_P)和a相第三开关管(S_a3)导通，低压直流输入电压源(V_L)单独向a相负载供电，桥臂中点A_P的电压为V_L，如附图7所示；

当v_{Tri_N}＞v_{r_a}时，a相第一二极管(D_a1)导通，高压直流输入电压源(V_H)和低压直流输入电压源(V_L)均不向a相负载供电，桥臂中点A_P的电压为0，如附图8所示。

在a相第二滤波电感(L_fa)电流基准基准i_{ref_a}＜0时，a相第一开关管(S_a1)和a相第三开关管(S_a3)保持关断，a相第二开关管(S_a2)和a相第四开关管(S_a4)调制工作，如附图9所示：

当v_{r_a}＞＝v_{Tri1_P}时，a相第二二极管(D_a2)导通，a相负载向高压直流输入电压源(V_H)回馈能量，桥臂中点A_N的电压为V_H，如附图10所示；

当v_{Tri_P}＞v_{r_a}＞＝v_{Tri_N}时，反向二极管(D_N)和a相第四开关管(S_a4)导通，a相负载向低压直流输入电压源(V_L)回馈能量，桥臂中点A_N的电压为V_L，如附图11所示；

当v_{Tri_N}＞v_{r_a}时，a相第二开关管(S_a2)和a相第四开关管(S_a4)导通，a相负载既不向高压直流输入电压源(V_H)，也不向低压直流输入电压源(V_L)回馈能量，桥臂中点A_N的电压为0，如附图12所示。

本发明在具体实施时，高压直流输入电压源(V_H)的电压必须不低于低压直流输入电压源(V_L)的电压。

从上述分析可以看出，本发明提出的一种无环流三相双Buck全桥逆变器在整个输出电压v_a周期中能够产生五种电平作用于滤波电路，可以有效减小谐波分量，进而减小滤波器的体积和重量；本发明提出的一种无环流三相双Buck全桥逆变器在提出的控制策略下，可使用单极性调制实现定频无环流运行，进一步提高了逆变器的效率。

Claims (1)

1.一种双输入无环流三相双Buck全桥逆变器的单极性调制无环流控制策略，其特征在于：

所述一种双输入无环流三相双Buck全桥逆变器，由高压直流输入电压源(V_H)、低压直流输入电压源(V_L)、a相第一开关管(S_a1)、a相第二开关管(S_a2)、a相第三开关管(S_a3)、a相第四开关管(S_a4)、b相第一开关管(S_b1)、b相第二开关管(S_b2)、b相第三开关管(S_b3)、b相第四开关管(S_b4)、c相第一开关管(S_c1)、c相第二开关管(S_c2)、c相第三开关管(S_c3)、c相第四开关管(S_c4)、a相第一二极管(D_a1)、a相第二二极管(D_a2)、b相第一二极管(D_b1)、b相第二二极管(D_b2)、c相第一二极管(D_c1)、c相第二二极管(D_c2)、正向二极管(D_P)、反向二极管(D_N)、a相第一滤波电感(L_a)、a相第二滤波电感(L_fa)、b相第一滤波电感(L_b)、b相第二滤波电感(L_fb)、c相第一滤波电感(L_c)、c相第二滤波电感(L_fc)、a相负载(Z_a)、b相负载(Z_b)和c相负载(Z_c)构成；其中：高压直流输入电压源(V_H)的正极连于a相第一开关管(S_a1)的集电极、a相第二二极管(D_a2)的阴极、b相第一开关管(S_b1)的集电极、b相第二二极管(D_b2)的阴极、c相第一开关管(S_c1)的集电极和c相第二二极管(D_c2)的阴极，a相第一开关管(S_a1)的发射极连于a相第三开关管(S_a3)的发射极、a相第一二极管(D_a1)的阴极和a相第一滤波电感(L_a)的一端，a相第二二极管(D_a2)的阳极连于a相第一滤波电感(L_a)的另一端、a相第二滤波电感(L_fa)的一端和a相第二开关管(S_a2)的集电极，b相第一开关管(S_b1)的发射极连于b相第三开关管(S_b3)的发射极、b相第一二极管(D_b1)的阴极和b相第一滤波电感(L_b)的一端，b相第二二极管(D_b2)的阳极连于b相第一滤波电感(L_b)的另一端、b相第二滤波电感(L_fb)的一端和b相第二开关管(S_b2)的集电极，c相第一开关管(S_c1)的发射极连于c相第三开关管(S_c3)的发射极、c相第一二极管(D_c1)的阴极和c相第一滤波电感(L_c)的一端，c相第二二极管(D_c2)的阳极连于c相第一滤波电感(L_c)的另一端、c相第二滤波电感(L_fc)的一端和c相第二开关管(S_c2)的集电极，a相第三开关管(S_a3)的集电极连于b相第三开关管(S_b3)的集电极、c相第三开关管(S_c3)的集电极和正向二极管(D_P)的阴极，正向二极管(D_P)的阳极连于反向二极管(D_N)的阴极和低压直流输入电压源(V_L)的正极，反向二极管(D_N)的阳极连于a相第四开关管(S_a4)的发射极、b相第四开关管(S_b4)的发射极和c相第四开关管(S_c4)，低压直流输入电压源(V_L)的负极连于高压直流输入电压源(V_H)的负极、a相第一二极管(D_a1)的阳极、a相第二开关管(S_a2)的发射极、b相第一二极管(D_b1)的阳极、b相第二开关管(S_b2)的发射极、c相第一二极管(D_c1)的阳极和c相第二开关管(S_c2)的发射极，a相第二滤波电感(L_fa)的另一端连于a相负载(Z_a)的一端，b相第二滤波电感(L_fb)的另一端连于b相负载(Z_b)的一端，c相第二滤波电感(L_fc)的另一端连于c相负载(Z_c)的一端，a相负载(Z_a)的另一端连于b相负载(Z_b)的另一端和c相负载(Z_c)的另一端；

在对称负载条件下，三相负载中性点N点的电位固定为高压直流输入电压源(V_H)电压值的一半，因此三相控制解耦；根据电路的对称性，a相、b相和c相的控制策略相同：

a相控制系统由电压外环和电流内环组成；a相采样电压v_as与a相电压基准va_ref比较得到电压误差值；电压误差值经过电压外环调节器G_V处理，输出为a相第二滤波电感(L_fa)电流的基准i_{ref_a}；a相电流采样值i_as与a相第二滤波电感(L_fa)电流基准i_{ref_a}比较得到电流误差值；电流误差值经过电流内环调节器G_I处理，输出为调制波v_{r_a}；电压调节器G_V和电流调节器G_I为比例-积分调节器、或比例-积分-微分调节器、或比例-谐振调节器；

a相第二滤波电感(L_fa)电流基准基准i_{ref_a}与0比较，当i_{ref_a}＞0时，输出信号I_P为逻辑高电平1，输出信号I_N为逻辑低电平0；当i_{ref_a}＜0时，输出信号I_N为逻辑高电平1，输出信号I_P为逻辑低电平0；调制波v_{r_a}与层叠载波比较；层叠载波由三角载波v_{Tri_P}和v_{Tri_N}组成，v_{Tri_P}在上，v_{Tri_N}在下；v_{Tri_P}和v_{Tri_N}的幅值Δv_{Tri_P}和Δv_{Tri_N}满足：

零点位于v_{Tri_P}和v_{Tri_N}的纵向几何中心(v_{Tri_P}+v_{Tri_N})/2，两个载波分界处的值为(v_{Tri_N}-v_{Tri_P})/2，V_H和V_L分别为高压直流输入电压源(V_H)和低压直流输入电压源(V_L)的电压幅值；

在a相第二滤波电感(L_fa)电流基准基准i_{ref_a}＞＝0时，a相第二开关管(S_a2)和a相第四开关管(S_a4)保持关断，a相第一开关管(S_a1)和a相第三开关管(S_a3)调制工作：

当v_{r_a}＞＝v_{Tri1_P}时，a相第一开关管(S_a1)导通和a相第三开关管(S_a3)保持导通，桥臂中点A_P的电压为V_H；

当v_{Tri_P}＞v_{r_a}＞＝v_{Tri_N}时，正向二极管(D_P)和a相第三开关管(S_a3)导通，桥臂中点A_P的电压为V_L；

当v_{Tri_N}＞v_{r_a}时，a相第一二极管(D_a1)导通，桥臂中点A_P的电压为0；

在a相第二滤波电感(L_fa)电流基准基准i_{ref_a}＜0时，a相第一开关管(S_a1)和a相第三开关管(S_a3)保持关断，a相第二开关管(S_a2)和a相第四开关管(S_a4)调制工作：

当v_{r_a}＞＝v_{Tri1_P}时，a相第二二极管(D_a2)导通，桥臂中点A_N的电压为V_H；

当v_{Tri_P}＞v_{r_a}＞＝v_{Tri_N}时，反向二极管(D_N)和a相第四开关管(S_a4)导通，桥臂中点A_N的电压为V_L；

当v_{Tri_N}＞v_{r_a}时，a相第二开关管(S_a2)和a相第四开关管(S_a4)导通，桥臂中点A_N的电压为0。

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