CN113364312A - 一种适用于智能频漂水处理电源前级的三电平整流电平 - Google Patents

一种适用于智能频漂水处理电源前级的三电平整流电平 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于智能频漂水处理电源前级的三电平整流电平，具体涉及智能频漂水处理控制系统和电力电子多电平变换器技术领域，其技术方案是：包括整流电路、斩波脉冲电路、磁场及线圈回路、管路和控制系统，所述整流电路连接所述斩波脉冲电路，所述斩波脉冲电路连接所述磁场及线圈回路，本发明的有益效果是：在单位功率因数校正拓扑中，并联了两个串联开关管桥臂组成的三电平结构，在整流器拓扑中具有两个升压电路单元，具有双升压特点，另外,拓扑结构中两个电感分别连接两个串联开关管桥臂，任一桥臂发生故障情况下,整流器仍能正常工作，依然可以实现对后级的功率输出，提高了电路工作可靠性。

Description

一种适用于智能频漂水处理电源前级的三电平整流电平
技术领域
本发明涉及智能频漂水处理控制系统和电力电子多电平变换器领域，具体涉及一种适用于智能频漂水处理电源前级的三电平整流电平。
背景技术
智能频漂水处理控制系统前进为整流电路，传统两电平整流电路由于其所承受的电压应力高、输入电流谐波大等缺点，正逐步被多电平变换器取代，多电平整流电路相对于传统两电平整流电路具有效率高、可靠性高、功率密度高、开关损耗低和更低的谐波和电压应力等优势，但由于随着电平数的提高，直流侧串联分裂电容的电压将会越不容易平衡，此时需要复杂的控制方法或附加的电压自平衡电路，而三电平电路相对于更高电平数电路来说电容电压平衡比较容易实现。
因此，发明一种适用于智能频漂水处理电源前级的三电平整流电平很有必要。
发明内容
为此，本发明提供一种适用于智能频漂水处理电源前级的三电平整流电平，通过加入并联的开关管桥臂结构，从而使该前进的整流电路拓扑具有更高的可靠性以及三电平变换器的优势，以解决需要复杂的控制方法或附加的电压自平衡电路的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于智能频漂水处理电源前级的三电平整流电平，包括整流电路、斩波脉冲电路、磁场及线圈回路、管路和控制系统，所述整流电路连接所述斩波脉冲电路，所述斩波脉冲电路连接所述磁场及线圈回路，所述磁场及线圈回路连接所述管路，所述磁场及线圈回路连接所述控制系统，所述控制系统连接所述斩波脉冲电路；
所述整流电路包括开关管Sa1、开关管Sa2、开关管Sa3、开关管Sa4、开关管Sb1、开关管Sb2、开关管Sb3、开关管Sb4、二极管D1、二极管D2、二极管Da1、二极管Da2、二极管Db1、二极管Db2、电感L1、电感L2、电容C1、电容C2、交流电源ug和负载RL，所述交流电源ug右侧并联连接所述电感L1和所述电感L2；
所述电感L1串联连接在所述开关管Sa1、所述开关管Sa2、所述开关管Sa3和所述开关管Sa4的桥臂上，交点为a；
所述电感L2串联连接在所述开关管Sb1、所述开关管Sb2、所述开关管Sb3和所述开关管Sb4的桥臂上，交点为b；
所述交流电源ug左侧与所述二极管D1和所述二极管D2连接，节点为N；
所述二极管D1阴极与所述开关管Sa1漏极连接，交点为p，所述开关管Sa1漏极与所述开关管Sb1漏极连接，交点为p，所述开关管Sb1漏极与所述电容C1正极连接，交点为p；
所述二极管D2阳极与所述开关管Sa4源极连接，交点为m，所述开关管Sa4源极与所述开关管Sb4源极连接，交点为m，所述开关管Sb4源极与所述电容C2负极连接，交点为m；
所述二极管Da1阳极、所述二极管Db1阳极、所述二极管Da2阴极和所述二极管Db2阴极与所述电容C1和所述电容C2连接，交点为n；
所述负载RL连接在节点p和节点m之间。
优选的，所述整流电路左侧为所述二极管D1和所述二极管D2的桥臂。
优选的，所述整流电路右侧为所述开关管Sa1、所述开关管Sa2、所述开关管Sa3、所述开关管Sa4、所述开关管Sb1、所述开关管Sb2、所述开关管Sb3和所述开关管Sb4串联桥臂并联组成的三电平结构。
优选的，所述电容C1和所述电容C2串联组成直流母线。
优选的，所述开关管Sa1、所述开关管Sa2、所述开关管Sa3、所述开关管Sa4、所述开关管Sb1、所述开关管Sb2、所述开关管Sb3和所述开关管Sb4设置为全控型功率器件。
优选的，所述开关管Sa1、所述开关管Sa2、所述开关管Sa3、所述开关管Sa4、所述开关管Sb1、所述开关管Sb2、所述开关管Sb3和所述开关管Sb4均反向并联连接所述二极管D1、所述二极管D2、所述二极管Da1、所述二极管Da2、所述二极管Db1和所述二极管Db2。
优选的，还包括六种工作模式，具体步骤如下：
S1，工作模式一：电路工作在电网电压正半周期，电网电压ug>0V，电压UaN=0V，UbN=0V，a点所连开关管桥臂的开关管Sa3导通、开关管Sa4导通，b点所连开关管桥臂的开关管Sb3导通、开关管Sb4导通，二极管D2导通，其余半导体器件均关断，此时，电网电流ig分别通过电感L1、电感L2流过并联开关管桥臂的开关管Sa3、开关管Sa4和开关管Sb3、开关管Sb4，后通过二极管D2形成通路，实现0电平状态，同时，电容C1、电容C2放电对负载RL供电，交流电源ug对电感L1、电感L2充电，电感L1、电感L2储能，其电流iL1、电流iL1线性增加；
S2，工作模式二：电路工作在电网电压正半周期，电网电压ug>0V，电压UaN=Udc/2，UbN=Udc/2，a点所连开关管桥臂的开关管Sa3导通，b点所连开关管桥臂的开关管Sb3导通，二极管Da2、二极管Db2、二极管D2导通，其余半导体器件均关断，电网电流ig经过电感L1、电感L2，分别流经开关管Sa3、二极管Da2和开关管Sb3、二极管Db2并联支路，后通过电容C2、二极管D2形成通路，实现Udc/2电平状态，此时，电感L1、电感L2放电对电容C2充电，电容C1对负载RL供电，当电网电压ug>Udc/2时，电感L1、电感L2充电，其电流iL1、电流iL2增大，当电网电压ug<Udc/2时，电感L1、电感L2放电，其电流iL1、电流iL2减小；
S3，工作模式三：电路工作在电网电压正半周期，电网电压ug>0V，电压UaN=Udc、UbN=Udc，a点所连开关管桥臂的开关管Sa1体二极管导通、开关管Sa2体二极管导通，b点所连开关管桥臂的开关管Sb1体二极管导通、开关管Sb2体二极管导通，二极管D2导通，其余半导体器件均关断，电网电流ig分别通过电感L1、电感L2，分别流过并联开关管桥臂的开关管Sa2体二极管、开关管Sa1体二极管和开关管Sb2体二极管、开关管Sb1体二极管，后通过电容C1、电容C2、二极管D2形成通路，实现+ Udc电平状态，此时，电源对电容C1、电容C2充电，并向负载RL供电，电感L1、电感L2放电，其电流iL1、电流iL2减小；
S4，工作模式四：电路工作在电网电压负半周期，电网电压ug<0V，电压UaN=0V，UbN=0V，a点所连开关管桥臂的开关管Sa1导通、开关管Sa2导通，b点所连开关管桥臂的开关管Sb1导通、开关管Sb2导通，二极管D1导通，其余半导体器件均关断，此时，电网电流ig通过二极管D1后分别通过并联支路开关管Sa1、开关管Sa2、电感L1和开关管Sb1、开关管Sb2、电感L2形成通路，实现0电平状态，同时，电容C1、电容C2放电对负载RL供电，交流电源ug对电感L1、电感L2充电，电感L1、电感L2储能，其电流iL1、电流iL1线性增加；
S5，工作模式五：电路工作在电网电压负半周期，电网电压ug<0V，电压UaN=-Udc/2，UbN=-Udc/2，a点所连开关管桥臂的开关管Sa2导通，b点所连开关管桥臂的开关管Sb2导通，二极管Da1、二极管Db1、二极管D1导通，其余半导体器件均关断，电网电流ig经过二极管D1、电容C1后分别流经二极管Da1、开关管Sa2、电感L1和二极管Db1、开关管Sb2、电感L2并联支路，形成通路，实现-Udc/2电平状态，此时，电感L1、电感L2放电对电容C1充电，电容C2对负载RL供电，当电网电压幅值︱ug︱>Udc/2时，电感L1、电感L2充电，其电流iL1、电流iL2增大，当电网电压幅值︱ug︱<Udc/2时，电感L1、电感L2放电，其电流iL1、电流iL2减小；
S6，工作模式六：电路工作在电网电压负半周期，电网电压ug<0，UaN=-Udc ，UbN=-Udc，a点所连开关管桥臂的开关管Sa3体二极管导通、开关管Sa4体二极管导通，b点所连开关管桥臂的开关管Sb3体二极管导通、开关管Sb4体二极管导通，二极管D1导通，其余半导体器件均关断，电网电流ig经过二极管D1、电容C1、电容C2后分别流经开关管Sa4体二极管、开关管Sa3体二极管电感L1和开关管Sb4体二极管、开关管Sb3体二极管、电感L2并联支路，形成通路，实现-Udc电平状态，此时，电源对电容C1、电容C2充电，并向负载RL供电，电感L1、电感L2放电，其电流iL1、电流iL2减小。
本发明的有益效果是：
1.本发明具有电感连接的并联开关管桥臂结构，本发明应用到两个双向开关管结构单元，两个双向开关分别由开关管Sa2 、开关管Sa3 、二极管Da1、二极管Da2和开关管Sb2 、开关管Sb3 、二极管Db1、二极管Db2组成，主要功能是实现±0.5Udc电压流通路径，本发明拓扑具有双升压、整流、三电平功率因数校正的特点；
2.本发明新型拓扑具有电感连接的并联开关管桥臂结构，此串联开关管桥臂单元模块可用作三电平模块化的功率单元结构；
3.本发明在单位功率因数校正拓扑中，并联了两个串联开关管桥臂组成的三电平结构，在整流器拓扑中具有两个升压电路单元，具有双升压特点，另外,拓扑结构中两个电感分别连接两个串联开关管桥臂，任一桥臂发生故障情况下,整流器仍能正常工作，依然可以实现对后级的功率输出，提高了电路工作可靠性；
4.本发明提出二极管和全控器件相融合的两个串联开关管桥臂三电平结构，该结构具有可靠性高、工作时开关频率较高，这样相对于传统两电平结构减小了输入电流纹波；
5.本发明拓扑采用三电平结构, 该结构具有较大的功率密度，较小的电压应力，一定程度上延长了开关管的使用寿命；
6.本发明所提变换器在一个交流输入周期内存在六个工作模态,该拓扑结构六个模态中两个串联开关管桥臂上开关管触发脉冲分配一致，一定程度上简化了控制难度。
附图说明
图1为本发明提供的结构流程图；
图2为本发明提供的主拓扑结构图；
图3为本发明提供的工作模式一图；
图4为本发明提供的工作模式二图；
图5为本发明提供的工作模式三图；
图6为本发明提供的工作模式四图；
图7为本发明提供的工作模式五图；
图8为本发明提供的工作模式六图；
图9为本发明提供的稳态交流输入电压ug、交流输入电流ig波形图；
图10为本发明提供的稳态输出电压UaN、UbN波形图；
图11为本发明提供的稳态输出电压Udc波形图；
图12为本发明提供的开关管开关脉冲电压Uga1、Uga2、Uga3、Uga4波形图；
图13为本发明提供的开关管开关脉冲电压Ugb1、Ugb2、Ugb3、Ugb4波形图；
图14为本发明提供的电感L1、L2电流iL1、iL2波形图；
图15为本发明提供的直流分裂电容C1、C2电压UC1、UC2波形图。
图中：1、整流电路；2、斩波脉冲电路；3、磁场及线圈回路；4、管路；5、控制系统。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
参照附图1-图15，本发明提供的一种适用于智能频漂水处理电源前级的三电平整流电平，包括整流电路1、斩波脉冲电路2、磁场及线圈回路3、管路4和控制系统5；
进一步地，所述整流电路1连接所述斩波脉冲电路2，所述斩波脉冲电路2连接所述磁场及线圈回路3，所述磁场及线圈回路3连接所述管路4，所述磁场及线圈回路3连接所述控制系统5，所述控制系统5连接所述斩波脉冲电路2。
进一步地，所述整流电路1包括开关管Sa1、开关管Sa2、开关管Sa3、开关管Sa4、开关管Sb1、开关管Sb2、开关管Sb3、开关管Sb4、二极管D1、二极管D2、二极管Da1、二极管Da2、二极管Db1、二极管Db2、电感L1、电感L2、电容C1、电容C2、交流电源ug和负载RL，所述交流电源ug右侧并联连接所述电感L1和所述电感L2。
进一步地，所述电感L1串联连接在所述开关管Sa1、所述开关管Sa2、所述开关管Sa3和所述开关管Sa4的桥臂上，交点为a。
进一步地，所述电感L2串联连接在所述开关管Sb1、所述开关管Sb2、所述开关管Sb3和所述开关管Sb4的桥臂上，交点为b。
进一步地，所述交流电源ug左侧与所述二极管D1和所述二极管D2连接，节点为N。
进一步地，所述二极管D1阴极与所述开关管Sa1漏极连接，交点为p，所述开关管Sa1漏极与所述开关管Sb1漏极连接，交点为p，所述开关管Sb1漏极与所述电容C1正极连接，交点为p。
进一步地，所述二极管D2阳极与所述开关管Sa4源极连接，交点为m，所述开关管Sa4源极与所述开关管Sb4源极连接，交点为m，所述开关管Sb4源极与所述电容C2负极连接，交点为m。
进一步地，所述二极管Da1阳极、所述二极管Db1阳极、所述二极管Da2阴极和所述二极管Db2阴极与所述电容C1和所述电容C2连接，交点为n。
进一步地，所述负载RL连接在节点p和节点m之间。
进一步地，所述整流电路1左侧为所述二极管D1和所述二极管D2的桥臂。
进一步地，所述整流电路1右侧为所述开关管Sa1、所述开关管Sa2、所述开关管Sa3、所述开关管Sa4、所述开关管Sb1、所述开关管Sb2、所述开关管Sb3和所述开关管Sb4串联桥臂并联组成的三电平结构。
进一步地，所述电容C1和所述电容C2串联组成直流母线，具体的，通过将电容C1和电容C2承受直流母线电压Udc的一半，从而会实现三电平中的±0.5Udc电平。
进一步地，所述开关管Sa1、所述开关管Sa2、所述开关管Sa3、所述开关管Sa4、所述开关管Sb1、所述开关管Sb2、所述开关管Sb3和所述开关管Sb4设置为全控型功率器件，具体的，开关管Sa1、开关管Sa2、开关管Sa3、开关管Sa4、开关管Sb1、开关管Sb2、开关管Sb3和开关管Sb4包含但不限于绝缘栅型双极晶体管IGBT、电力场效应管MOSFET等。
进一步地，所述开关管Sa1、所述开关管Sa2、所述开关管Sa3、所述开关管Sa4、所述开关管Sb1、所述开关管Sb2、所述开关管Sb3和所述开关管Sb4均反向并联连接所述二极管D1、所述二极管D2、所述二极管Da1、所述二极管Da2、所述二极管Db1和所述二极管Db2。
本发明的使用过程如下：工作模式一：电路工作在电网电压正半周期，电网电压ug>0V，电压UaN=0V，UbN=0V，a点所连开关管桥臂的开关管Sa3导通、开关管Sa4导通，b点所连开关管桥臂的开关管Sb3导通、开关管Sb4导通，二极管D2导通，其余半导体器件均关断，此时，电网电流ig分别通过电感L1、电感L2流过并联开关管桥臂的开关管Sa3、开关管Sa4和开关管Sb3、开关管Sb4，后通过二极管D2形成通路，实现0电平状态，同时，电容C1、电容C2放电对负载RL供电，交流电源ug对电感L1、电感L2充电，电感L1、电感L2储能，其电流iL1、电流iL1线性增加；
工作模式二：电路工作在电网电压正半周期，电网电压ug>0V，电压UaN=Udc/2，UbN=Udc/2，a点所连开关管桥臂的开关管Sa3导通，b点所连开关管桥臂的开关管Sb3导通，二极管Da2、二极管Db2、二极管D2导通，其余半导体器件均关断，电网电流ig经过电感L1、电感L2，分别流经开关管Sa3、二极管Da2和开关管Sb3、二极管Db2并联支路，后通过电容C2、二极管D2形成通路，实现Udc/2电平状态，此时，电感L1、电感L2放电对电容C2充电，电容C1对负载RL供电，当电网电压ug>Udc/2时，电感L1、电感L2充电，其电流iL1、电流iL2增大，当电网电压ug<Udc/2时，电感L1、电感L2放电，其电流iL1、电流iL2减小；
工作模式三：电路工作在电网电压正半周期，电网电压ug>0V，电压UaN=Udc、UbN=Udc，a点所连开关管桥臂的开关管Sa1体二极管导通、开关管Sa2体二极管导通，b点所连开关管桥臂的开关管Sb1体二极管导通、开关管Sb2体二极管导通，二极管D2导通，其余半导体器件均关断，电网电流ig分别通过电感L1、电感L2，分别流过并联开关管桥臂的开关管Sa2体二极管、开关管Sa1体二极管和开关管Sb2体二极管、开关管Sb1体二极管，后通过电容C1、电容C2、二极管D2形成通路，实现+ Udc电平状态，此时，电源对电容C1、电容C2充电，并向负载RL供电，电感L1、电感L2放电，其电流iL1、电流iL2减小；
工作模式四：电路工作在电网电压负半周期，电网电压ug<0V，电压UaN=0V，UbN=0V，a点所连开关管桥臂的开关管Sa1导通、开关管Sa2导通，b点所连开关管桥臂的开关管Sb1导通、开关管Sb2导通，二极管D1导通，其余半导体器件均关断，此时，电网电流ig通过二极管D1后分别通过并联支路开关管Sa1、开关管Sa2、电感L1和开关管Sb1、开关管Sb2、电感L2形成通路，实现0电平状态，同时，电容C1、电容C2放电对负载RL供电，交流电源ug对电感L1、电感L2充电，电感L1、电感L2储能，其电流iL1、电流iL1线性增加；
工作模式五：电路工作在电网电压负半周期，电网电压ug<0V，电压UaN=-Udc/2，UbN=-Udc/2，a点所连开关管桥臂的开关管Sa2导通，b点所连开关管桥臂的开关管Sb2导通，二极管Da1、二极管Db1、二极管D1导通，其余半导体器件均关断，电网电流ig经过二极管D1、电容C1后分别流经二极管Da1、开关管Sa2、电感L1和二极管Db1、开关管Sb2、电感L2并联支路，形成通路，实现-Udc/2电平状态，此时，电感L1、电感L2放电对电容C1充电，电容C2对负载RL供电，当电网电压幅值︱ug︱>Udc/2时，电感L1、电感L2充电，其电流iL1、电流iL2增大，当电网电压幅值︱ug︱<Udc/2时，电感L1、电感L2放电，其电流iL1、电流iL2减小；
工作模式六：电路工作在电网电压负半周期，电网电压ug<0，UaN=-Udc ，UbN=-Udc，a点所连开关管桥臂的开关管Sa3体二极管导通、开关管Sa4体二极管导通，b点所连开关管桥臂的开关管Sb3体二极管导通、开关管Sb4体二极管导通，二极管D1导通，其余半导体器件均关断，电网电流ig经过二极管D1、电容C1、电容C2后分别流经开关管Sa4体二极管、开关管Sa3体二极管电感L1和开关管Sb4体二极管、开关管Sb3体二极管、电感L2并联支路，形成通路，实现-Udc电平状态，此时，电源对电容C1、电容C2充电，并向负载RL供电，电感L1、电感L2放电，其电流iL1、电流iL2减小。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案对本发明加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种适用于智能频漂水处理电源前级的三电平整流电平，包括整流电路（1）、斩波脉冲电路（2）、磁场及线圈回路（3）、管路（4）和控制系统（5），其特征在于：所述整流电路（1）连接所述斩波脉冲电路（2），所述斩波脉冲电路（2）连接所述磁场及线圈回路（3），所述磁场及线圈回路（3）连接所述管路（4），所述磁场及线圈回路（3）连接所述控制系统（5），所述控制系统（5）连接所述斩波脉冲电路（2）；
所述整流电路（1）包括开关管Sa1、开关管Sa2、开关管Sa3、开关管Sa4、开关管Sb1、开关管Sb2、开关管Sb3、开关管Sb4、二极管D1、二极管D2、二极管Da1、二极管Da2、二极管Db1、二极管Db2、电感L1、电感L2、电容C1、电容C2、交流电源ug和负载RL，所述交流电源ug右侧并联连接所述电感L1和所述电感L2；
所述电感L1串联连接在所述开关管Sa1、所述开关管Sa2、所述开关管Sa3和所述开关管Sa4的桥臂上，交点为a；
所述电感L2串联连接在所述开关管Sb1、所述开关管Sb2、所述开关管Sb3和所述开关管Sb4的桥臂上，交点为b；
所述交流电源ug左侧与所述二极管D1和所述二极管D2连接，节点为N；
所述二极管D1阴极与所述开关管Sa1漏极连接，交点为p，所述开关管Sa1漏极与所述开关管Sb1漏极连接，交点为p，所述开关管Sb1漏极与所述电容C1正极连接，交点为p；
所述二极管D2阳极与所述开关管Sa4源极连接，交点为m，所述开关管Sa4源极与所述开关管Sb4源极连接，交点为m，所述开关管Sb4源极与所述电容C2负极连接，交点为m；
所述二极管Da1阳极、所述二极管Db1阳极、所述二极管Da2阴极和所述二极管Db2阴极与所述电容C1和所述电容C2连接，交点为n；
所述负载RL连接在节点p和节点m之间。
2.根据权利要求1所述的一种适用于智能频漂水处理电源前级的三电平整流电平，其特征在于：所述整流电路（1）左侧为所述二极管D1和所述二极管D2的桥臂。
3.根据权利要求1所述的一种适用于智能频漂水处理电源前级的三电平整流电平，其特征在于：所述整流电路（1）右侧为所述开关管Sa1、所述开关管Sa2、所述开关管Sa3、所述开关管Sa4、所述开关管Sb1、所述开关管Sb2、所述开关管Sb3和所述开关管Sb4串联桥臂并联组成的三电平结构。
4.根据权利要求1所述的一种适用于智能频漂水处理电源前级的三电平整流电平，其特征在于：所述电容C1和所述电容C2串联组成直流母线。
5.根据权利要求1所述的一种适用于智能频漂水处理电源前级的三电平整流电平，其特征在于：所述开关管Sa1、所述开关管Sa2、所述开关管Sa3、所述开关管Sa4、所述开关管Sb1、所述开关管Sb2、所述开关管Sb3和所述开关管Sb4设置为全控型功率器件。
6.根据权利要求1所述的一种适用于智能频漂水处理电源前级的三电平整流电平，其特征在于：所述开关管Sa1、所述开关管Sa2、所述开关管Sa3、所述开关管Sa4、所述开关管Sb1、所述开关管Sb2、所述开关管Sb3和所述开关管Sb4均反向并联连接所述二极管D1、所述二极管D2、所述二极管Da1、所述二极管Da2、所述二极管Db1和所述二极管Db2。
7.根据权利要求1所述的一种适用于智能频漂水处理电源前级的三电平整流电平，其特征在于：还包括六种工作模式，具体步骤如下：
S1，工作模式一：电路工作在电网电压正半周期，电网电压ug>0V，电压UaN=0V，UbN=0V，a点所连开关管桥臂的开关管Sa3导通、开关管Sa4导通，b点所连开关管桥臂的开关管Sb3导通、开关管Sb4导通，二极管D2导通，其余半导体器件均关断，此时，电网电流ig分别通过电感L1、电感L2流过并联开关管桥臂的开关管Sa3、开关管Sa4和开关管Sb3、开关管Sb4，后通过二极管D2形成通路，实现0电平状态，同时，电容C1、电容C2放电对负载RL供电，交流电源ug对电感L1、电感L2充电，电感L1、电感L2储能，其电流iL1、电流iL1线性增加；
S2，工作模式二：电路工作在电网电压正半周期，电网电压ug>0V，电压UaN=Udc/2，UbN=Udc/2，a点所连开关管桥臂的开关管Sa3导通，b点所连开关管桥臂的开关管Sb3导通，二极管Da2、二极管Db2、二极管D2导通，其余半导体器件均关断，电网电流ig经过电感L1、电感L2，分别流经开关管Sa3、二极管Da2和开关管Sb3、二极管Db2并联支路，后通过电容C2、二极管D2形成通路，实现Udc/2电平状态，此时，电感L1、电感L2放电对电容C2充电，电容C1对负载RL供电，当电网电压ug>Udc/2时，电感L1、电感L2充电，其电流iL1、电流iL2增大，当电网电压ug<Udc/2时，电感L1、电感L2放电，其电流iL1、电流iL2减小；
S3，工作模式三：电路工作在电网电压正半周期，电网电压ug>0V，电压UaN=Udc、UbN=Udc，a点所连开关管桥臂的开关管Sa1体二极管导通、开关管Sa2体二极管导通，b点所连开关管桥臂的开关管Sb1体二极管导通、开关管Sb2体二极管导通，二极管D2导通，其余半导体器件均关断，电网电流ig分别通过电感L1、电感L2，分别流过并联开关管桥臂的开关管Sa2体二极管、开关管Sa1体二极管和开关管Sb2体二极管、开关管Sb1体二极管，后通过电容C1、电容C2、二极管D2形成通路，实现+ Udc电平状态，此时，电源对电容C1、电容C2充电，并向负载RL供电，电感L1、电感L2放电，其电流iL1、电流iL2减小；
S4，工作模式四：电路工作在电网电压负半周期，电网电压ug<0V，电压UaN=0V，UbN=0V，a点所连开关管桥臂的开关管Sa1导通、开关管Sa2导通，b点所连开关管桥臂的开关管Sb1导通、开关管Sb2导通，二极管D1导通，其余半导体器件均关断，此时，电网电流ig通过二极管D1后分别通过并联支路开关管Sa1、开关管Sa2、电感L1和开关管Sb1、开关管Sb2、电感L2形成通路，实现0电平状态，同时，电容C1、电容C2放电对负载RL供电，交流电源ug对电感L1、电感L2充电，电感L1、电感L2储能，其电流iL1、电流iL1线性增加；
S5，工作模式五：电路工作在电网电压负半周期，电网电压ug<0V，电压UaN=-Udc/2，UbN=-Udc/2，a点所连开关管桥臂的开关管Sa2导通，b点所连开关管桥臂的开关管Sb2导通，二极管Da1、二极管Db1、二极管D1导通，其余半导体器件均关断，电网电流ig经过二极管D1、电容C1后分别流经二极管Da1、开关管Sa2、电感L1和二极管Db1、开关管Sb2、电感L2并联支路，形成通路，实现-Udc/2电平状态，此时，电感L1、电感L2放电对电容C1充电，电容C2对负载RL供电，当电网电压幅值︱ug︱>Udc/2时，电感L1、电感L2充电，其电流iL1、电流iL2增大，当电网电压幅值︱ug︱<Udc/2时，电感L1、电感L2放电，其电流iL1、电流iL2减小；
S6，工作模式六：电路工作在电网电压负半周期，电网电压ug<0，UaN=-Udc ，UbN=-Udc，a点所连开关管桥臂的开关管Sa3体二极管导通、开关管Sa4体二极管导通，b点所连开关管桥臂的开关管Sb3体二极管导通、开关管Sb4体二极管导通，二极管D1导通，其余半导体器件均关断，电网电流ig经过二极管D1、电容C1、电容C2后分别流经开关管Sa4体二极管、开关管Sa3体二极管电感L1和开关管Sb4体二极管、开关管Sb3体二极管、电感L2并联支路，形成通路，实现-Udc电平状态，此时，电源对电容C1、电容C2充电，并向负载RL供电，电感L1、电感L2放电，其电流iL1、电流iL2减小。
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