TW202218302A - 三相三電位準變換器及其放電方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種三相三電位準變換器，包括第一三電位準變換器，其輸入端連接至第一相交流電，其輸出端連接至正、負直流匯流排；第二三電位準變換器，其輸入端連接至第二相交流電，其輸出端連接至正、負直流匯流排；第三三電位準變換器，其輸入端連接至第三相交流電，其輸出端連接至正、負直流匯流排；在正、負直流匯流排之間串聯的第一電容和第二電容，第一電容和第二電容相連接形成的節點連接至中性點；在第一三電位準變換器的輸入端和中性點之間串聯的第一開關和第一耗能元件；以及在第二三電位準變換器的輸入端和中性點之間串聯的第二開關和第二耗能元件。本發明進一步提供一種放電方法，其能夠對正及/或負直流匯流排進行放電，以避免正、負直流匯流排發生過壓。

Description

三相三電位準變換器及其放電方法

本發明涉及三電位準變換器領域，具體涉及一種三相三電位準變換器及其放電方法。

三電位準變換器包括T型三電位準變換器和I型三電位準變換器，與傳統的兩電位準變換器相比，三電位準變換器中的開關電晶體的關斷電壓減半，諧波小，損耗低，且效率高。

當三相三電位準變換器用於三相不斷電供應系統時，其輸入端連接至三相交流電，其輸出端連接至正直流匯流排和負直流匯流排，正、負直流匯流排通過換流器連接至負載。當三相交流電正常時，三相三電位準變換器被控制為將三相交流電整流為直流電，並儲存至連接在正直流匯流排和負直流匯流排之間的電容中。當三相交流電斷電或異常時，三相不斷電供應系統切換為電池模式，三相三電位準變換器停止工作，此時電池放電並儲存至連接在正直流匯流排和負直流匯流排之間的電容中，同時換流器被控制為將正、負直流匯流排上的直流電換流為交流電並對負載進行供電。

在電池模式下，如果負載饋電至正直流匯流排及/或負直流匯流排中，將導致正直流匯流排及/或負直流匯流排上的電壓超過預定的臨限電壓。現有的三相三電位準變換器僅僅具有匯流排平衡功能，即控制三相三電位準變換器使得正直流匯流排上的電壓量值降低同時使得負直流匯流排上的電壓量值增加，或使得正直流匯流排上的電壓量值增加同時使得負直流匯流排上的電壓量值降低，從而實現正直流匯流排到中性點之間的電壓等於中性點到負直流匯流排之間的電壓。

然而，當正直流匯流排上的電壓量值超過預定的臨限電壓時，現有的三相三電位準變換器無法實現在不增加負直流匯流排上的電壓量值的情況下降低正直流匯流排上的電壓量值，及/或當負直流匯流排上的電壓量值超過預定的臨限電壓時，現有的三相三電位準變換器無法實現在不增加正直流匯流排上的電壓量值的情況下降低負直流匯流排上的電壓量值。

針對現有技術存在的上述技術問題，本發明提供一種三相三電位準變換器，包括： 第一三電位準變換器，其輸入端連接至第一相交流電，其輸出端連接至正、負直流匯流排； 第二三電位準變換器，其輸入端連接至第二相交流電，其輸出端連接至正、負直流匯流排； 第三三電位準變換器，其輸入端連接至第三相交流電，其輸出端連接至正、負直流匯流排； 在所述正、負直流匯流排之間串聯的第一電容和第二電容，所述第一電容和第二電容相連接形成的節點連接至中性點； 在所述第一三電位準變換器的輸入端和中性點之間串聯的第一開關和第一耗能元件；以及 在所述第二三電位準變換器的輸入端和中性點之間串聯的第二開關和第二耗能元件。

較佳地，所述第一耗能元件為第一電阻，所述第二耗能元件為第二電阻。

較佳地，所述第一、第二和第三三電位準變換器分別為第一、第二和第三T型三電位準變換器。

較佳地，所述第一、第二和第三三電位準變換器分別為第一、第二和第三I型三電位準變換器。

本發明提供一種用於如上所述的三相三電位準變換器的放電方法，所述放電方法包括： 當所述正直流匯流排和中性點之間的電壓超過預定的臨限電壓時，控制所述第一開關和第二開關導通，且控制所述第一三電位準變換器使得所述正直流匯流排通過所述串聯的第一開關和第一耗能元件到中性點之間形成第一放電路徑，及/或控制所述第二三電位準變換器使得所述正直流匯流排通過所述串聯的第二開關和第二耗能元件到中性點之間形成第二放電路徑； 當所述中性點和負直流匯流排之間的電壓超過預定的臨限電壓時，控制所述第一開關和第二開關導通，且控制所述第一三電位準變換器使得所述中性點通過所述串聯的第一開關和第一耗能元件到負直流匯流排之間形成第三放電路徑，及/或控制所述第二三電位準變換器使得所述中性點通過所述串聯的第二開關和第二耗能元件到負直流匯流排之間形成第四放電路徑； 當所述正直流匯流排和中性點之間的電壓超過預定的臨限電壓且所述中性點和負直流匯流排之間的電壓超過預定的臨限電壓時，控制所述第一開關和第二開關導通，且控制所述第一三電位準變換器使得所述正直流匯流排通過所述串聯的第一開關和第一耗能元件到中性點之間形成第一放電路徑，以及控制所述第二三電位準變換器使得所述中性點通過所述串聯的第二開關和第二耗能元件到負直流匯流排之間形成第四放電路徑。

較佳地，所述第一、第二和第三三電位準變換器分別為第一、第二和第三T型三電位準變換器，所述第一T型三電位準變換器包括連接至所述正直流匯流排的第一開關電晶體、在所述中性點和其輸入端之間依次連接的第二開關電晶體和第三開關電晶體、連接至所述負直流匯流排的第四開關電晶體；所述第二T型三電位準變換器包括連接至所述正直流匯流排的第五開關電晶體、在所述中性點和其輸入端之間依次連接的第六開關電晶體和第七開關電晶體、連接至所述負直流匯流排的第八開關電晶體；當所述正直流匯流排和中性點之間的電壓超過預定的臨限電壓時，給所述第一開關電晶體提供第一開關控制信號，給所述第二開關電晶體提供第二開關控制信號，給所述第三開關電晶體提供第三開關控制信號，所述第三開關控制信號與所述第一開關控制信號互補，給所述第四開關電晶體提供第四開關控制信號以控制所述第四開關電晶體截止；及/或給所述第五開關電晶體提供第五開關控制信號，給所述第六開關電晶體提供第六開關控制信號，給所述第七開關電晶體提供第七開關控制信號，所述第七開關控制信號與所述第五開關控制信號互補，給所述第八開關電晶體提供第八開關控制信號以控制所述第八開關電晶體截止。

較佳地，當所述中性點到所述負直流匯流排之間的電壓超過預定的臨限電壓時，給所述第一開關電晶體提供第二十一開關控制信號以控制所述第一開關電晶體截止，給所述第二開關電晶體提供第二十二開關控制信號，給所述第三開關電晶體提供第二十三開關控制信號，給所述第四開關電晶體提供第二十四開關控制信號，所述第二十四開關控制信號與所述第二十二開關控制信號互補；及/或給所述第五開關電晶體提供第二十五開關控制信號以控制所述第五開關電晶體截止，給所述第六開關電晶體提供第二十六開關控制信號，給所述第七開關電晶體提供第二十七開關控制信號，給所述第八開關電晶體提供第二十八開關控制信號，所述第二十八開關控制信號與所述第二十六開關控制信號互補。

較佳地，當所述正直流匯流排和中性點之間的電壓超過預定的臨限電壓且所述中性點到所述負直流匯流排之間的電壓超過預定的臨限電壓時，給所述第一開關電晶體提供第三十一開關控制信號，給所述第二開關電晶體提供第三十二開關控制信號，給所述第三開關電晶體提供第三十三開關控制信號，所述第三十三開關控制信號與所述第三十一開關控制信號互補，給所述第四開關電晶體提供第三十四開關控制信號以控制所述第四開關電晶體截止；以及給所述第五開關電晶體提供第三十五開關控制信號以控制所述第五開關電晶體截止，給所述第六開關電晶體提供第三十六開關控制信號，給所述第七開關電晶體提供第三十七開關控制信號，給所述第八開關電晶體提供第三十八開關控制信號，所述第三十八開關控制信號與所述第三十六開關控制信號互補。

較佳地，當所述正直流匯流排和中性點之間的電壓超過預定的臨限電壓時，所述第一、第二和第三開關控制信號分別為第一、第二和第三脈寬調變信號，所述第四開關控制信號為工作週期為0的第四脈寬調變信號；及/或所述第五、第六和第七開關控制信號分別為第五、第六和第七脈寬調變信號，所述第八開關控制信號為工作週期為0的第八脈寬調變信號；當所述中性點到所述負直流匯流排之間的電壓超過預定的臨限電壓時，所述二十一開關控制信號為工作週期為0的第二十一脈寬調變信號，所述第二十二、第二十三和第二十四開關控制信號分別為第二十二、第二十三和第二十四脈寬調變信號；及/或所述二十五開關控制信號為工作週期為0的第二十五脈寬調變信號，所述第二十六、第二十七和第二十八開關控制信號分別為第二十六、第二十七和第二十八脈寬調變信號；當所述正直流匯流排和中性點之間的電壓超過預定的臨限電壓且所述中性點到所述負直流匯流排之間的電壓超過預定的臨限電壓時，所述第三十一、第三十二和第三十三開關控制信號分別為第三十一、第三十二和第三十三脈寬調變信號，所述第三十四開關控制信號為工作週期為0的第三十四脈寬調變信號；以及所述第三十五開關控制信號為工作週期為0的第三十五脈寬調變信號，所述第三十六、第三十七和第三十八開關控制信號分別為第三十六、第三十七和第三十八脈寬調變信號。

較佳地，所述第一、第二和第三三電位準變換器分別為第一、第二和第三I型三電位準變換器，所述第一I型三電位準變換器包括在正直流匯流排和負直流匯流排之間依次連接的第一開關電晶體、第二開關電晶體、第三開關電晶體和第四開關電晶體，所述第二I型三電位準變換器包括在正直流匯流排和負直流匯流排之間依次連接的第五開關電晶體、第六開關電晶體、第七開關電晶體和第八開關電晶體，當所述正直流匯流排和中性點之間的電壓超過預定的臨限電壓時，給所述第一開關電晶體提供第一開關控制信號，給所述第二開關電晶體提供第二開關控制信號以控制所述第二開關電晶體導通，給所述第三開關電晶體提供第三開關控制信號，所述第三開關控制信號與所述第一開關控制信號互補，給所述第四開關電晶體提供第四開關控制信號以控制所述第四開關電晶體截止；及/或給所述第五開關電晶體提供第五開關控制信號，給所述第六開關電晶體提供第六開關控制信號以控制所述第六開關電晶體導通，給所述第七開關電晶體提供第七開關控制信號，所述第七開關控制信號與所述第五開關控制信號互補，給所述第八開關電晶體提供第八開關控制信號以控制所述第八開關電晶體截止。

較佳地，當所述中性點到所述負直流匯流排之間的電壓超過預定的臨限電壓時，給所述第一開關電晶體提供第二十一開關控制信號，給第二開關電晶體提供第二十二開關控制信號以控制所述第二開關電晶體截止，給第三開關電晶體提供第二十三開關控制信號，所述第二十三開關控制信號與所述第二十一開關控制信號互補，給所述第四開關電晶體提供第二十四開關控制信號以控制所述第四開關電晶體導通；及/或給所述第五開關電晶體提供第二十五開關控制信號，給第六開關電晶體提供第二十六開關控制信號以控制所述第六開關電晶體截止，給第七開關電晶體提供第二十七開關控制信號，所述第二十七開關控制信號與所述第二十五開關控制信號互補，給所述第八開關電晶體提供第二十八開關控制信號以控制所述第八開關電晶體導通。

較佳地，當所述正直流匯流排和中性點之間的電壓超過預定的臨限電壓且所述中性點到所述負直流匯流排之間的電壓超過預定的臨限電壓時，給所述第一開關電晶體提供第三十一開關控制信號，給所述第二開關電晶體提供第三十二開關控制信號以控制所述第二開關電晶體導通，給所述第三開關電晶體提供第三十三開關控制信號，所述第三十三開關控制信號與所述第三十一開關控制信號互補，給所述第四開關電晶體提供第三十四開關控制信號以控制所述第四開關電晶體截止；以及給所述第五開關電晶體提供第三十五開關控制信號，給第六開關電晶體提供第三十六開關控制信號以控制所述第六開關電晶體截止，給第七開關電晶體提供第三十七開關控制信號，所述第三十七開關控制信號與所述第三十五開關控制信號互補，給所述第八開關電晶體提供第三十八開關控制信號以控制所述第八開關電晶體導通。

較佳地，當所述正直流匯流排和中性點之間的電壓超過預定的臨限電壓時，所述第一、第二、第三和第四開關控制信號分別為第一脈寬調變信號、工作週期為1的第二脈寬調變信號、第三脈寬調變信號、工作週期為0的第四脈寬調變信號；及/或所述第五、第六、第七和第八開關控制信號分別為第五脈寬調變信號、工作週期為1的第六脈寬調變信號、第七脈寬調變信號、工作週期為0的第八脈寬調變信號；當所述中性點到所述負直流匯流排之間的電壓超過預定的臨限電壓時，所述第二十一、第二十二、第二十三和第二十四開關控制信號分別為第二十一脈寬調變信號、工作週期為0的第二十二脈寬調變信號、第二十三脈寬調變信號、工作週期為1的第二十四脈寬調變信號；及/或第二十五、第二十六、第二十七和第二十八開關控制信號分別為第二十五脈寬調變信號、工作週期為0的第二十六脈寬調變信號、第二十七脈寬調變信號、工作週期為1的第二十八脈寬調變信號；當所述正直流匯流排和中性點之間的電壓超過預定的臨限電壓且所述中性點到所述負直流匯流排之間的電壓超過預定的臨限電壓時，所述第三十一、第三十二、第三十三和第三十四開關控制信號分別為第三十一脈寬調變信號、工作週期為1的第三十二脈寬調變信號、第三十三脈寬調變信號、工作週期為0的第三十四脈寬調變信號，所述第三十五、第三十六、第三十七和第三十八開關控制信號分別為第三十五脈寬調變信號、工作週期為0的第三十六脈寬調變信號、第三十七脈寬調變信號、工作週期為1的第三十八脈寬調變信號。

本發明的三相三電位準變換器能夠根據正直流匯流排和負直流匯流排上的電壓量值，在不增加負直流匯流排的電壓量值情況下降低正直流匯流排上的電壓量值，或在不增加正直流匯流排的電壓量值的情況下降低負直流匯流排上的電壓量值，或同時降低正、負直流匯流排上的電壓量值。從而避免正、負直流匯流排發生過壓。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖通過具體實施例對本發明進一步詳細說明。

圖1是根據本發明較佳實施例的三相T型三電位準變換器的電路圖。如圖1所示，三相T型三電位準變換器1包括T型三電位準變換器11、T型三電位準變換器12和三電位準變換器13，在T型三電位準變換器11的輸入端和中性點N之間串聯的電阻R11和開關S11，在T型三電位準變換器12的輸入端和中性點N之間串聯的電阻R12和開關S12，以及在正直流匯流排P1和負直流匯流排N1之間串聯的電容C11和電容C12，其中電容C11和電容C12相連接形成的節點連接至中性點N。

T型三電位準變換器11、12、13相同，且每一個都包括連接至正直流匯流排P1的第一開關電晶體、在中性點N和其輸入端依次連接的第二開關電晶體和第三開關電晶體，以及連接至負直流匯流排N1的第四開關電晶體。T型三電位準變換器11、12和13的具體連接關係為所屬技術領域中具有通常知識者所公知，在此不予以詳細描述。T型三電位準變換器11的輸入端通過串聯的電感L11和開關K11連接至第一相交流電，其輸出端連接至正直流匯流排P1和負直流匯流排N1。T型三電位準變換器12的輸入端通過串聯的電感L12和開關K12連接至第二相交流電，其輸出端連接至正直流匯流排P1和負直流匯流排N1。T型三電位準變換器13的輸入端通過串聯的電感L13和開關K13連接至第三相交流電，其輸出端連接至正直流匯流排P1和負直流匯流排N1。

下面將分情況介紹三相T型三電位準變換器1的放電方法。

當正直流匯流排P1上的電壓量值超過預定的臨限電壓時，即正直流匯流排P1到中性點N之間的電壓超過預定的臨限電壓時，控制裝置（圖1未圖示）控制T型三電位準變換器13，使得正直流匯流排P1和負直流匯流排N1的電壓平衡，同時控制開關S11和S12導通。

控制裝置進一步給T型三電位準變換器11提供如下的控制信號：給開關電晶體Q11提供第一脈寬調變信號，其工作週期較佳接近或等於1；給開關電晶體Q12提供第二脈寬調變信號，第二脈寬調變信號的工作週期較佳等於1；給開關電晶體Q13提供第三脈寬調變信號，第三脈寬調變信號與第一脈寬調變信號互補或其工作週期較佳為0；給開關電晶體Q14提供工作週期等於0的第四脈寬調變信號；及/或

給T型三電位準變換器12提供如下的控制信號：給開關電晶體Q21提供第一脈寬調變信號，其工作週期較佳接近或等於1；給開關電晶體Q22提供第二脈寬調變信號，第二脈寬調變信號的工作週期較佳等於1；給開關電晶體Q23提供第三脈寬調變信號，第三脈寬調變信號與第一脈寬調變信號互補或其工作週期較佳為0；給開關電晶體Q24提供工作週期等於0的第四脈寬調變信號。

圖2繪示圖1所示的三相T型三電位準變換器的正直流匯流排的放電路徑。正直流匯流排P1的放電路徑如圖2中的虛線箭頭所示，正直流匯流排P1依次通過開關電晶體Q11、串聯的電阻R11和開關S11到中性點N進行放電；及/或正直流匯流排P1通過開關電晶體Q21、串聯的電阻R12和開關S12到中性點N進行放電。由此實現正直流匯流排P1的放電，從而使得正直流匯流排P1上的電壓量值降低。

當負直流匯流排N1上的電壓量值超過預定的臨限電壓時，即中性點N到負直流匯流排N1之間的電壓超過預定的臨限電壓時，控制裝置（圖1未圖示）控制T型三電位準變換器13，使得正直流匯流排P1和負直流匯流排N1的電壓平衡，同時控制開關S11和S12導通。

控制裝置進一步給T型三電位準變換器11提供如下的控制信號：給開關電晶體Q11提供工作週期等於0的第一脈寬調變信號；給開關電晶體Q12提供第二脈寬調變信號，第二脈寬調變信號的工作週期較佳為零或接近零，給開關電晶體Q13提供第三脈寬調變信號，第三脈寬調變信號較佳與第一脈寬調變信號互補，即第三脈寬調變信號的工作週期較佳等於1，給開關電晶體Q14提供第四脈寬調變信號，其與第二脈寬調變信號互補，即其工作週期較佳接近或等於1；及/或

給T型三電位準變換器12提供如下的控制信號：給開關電晶體Q21提供工作週期等於0的第一脈寬調變信號；給開關電晶體Q22提供第二脈寬調變信號，第二脈寬調變信號的工作週期較佳為零或接近零，給開關電晶體Q23提供第三脈寬調變信號，第三脈寬調變信號較佳與第一脈寬調變信號互補，即第三脈寬調變信號的工作週期較佳等於1，給開關電晶體Q24提供第四脈寬調變信號，其與第二脈寬調變信號互補，即其工作週期較佳接近或等於1。

圖3繪示圖1所示的三相T型三電位準變換器的負直流匯流排的放電路徑。負直流匯流排的放電路徑如圖3中的虛線箭頭所示，中性點N依次通過串聯的開關S11和電阻R11、導通的開關電晶體Q14到負直流匯流排N1；及/或中性點N依次通過串聯的開關S12和電阻R12、導通的開關電晶體Q24到負直流匯流排N1。由此實現負直流匯流排N1的放電，從而使得負直流匯流排N1上的電壓量值降低。

當正直流匯流排P1和負直流匯流排N1上的電壓量值都超過預定的臨限電壓時，即正直流匯流排P1到中性點N之間的電壓超過預定的臨限電壓，同時中性點N到負直流匯流排N1之間的電壓超過預定的臨限電壓時，控制裝置（圖1未圖示）控制T型三電位準變換器13，使得正直流匯流排P1和負直流匯流排N1兩端的電壓平衡，同時控制開關S11和S12導通。控制裝置進一步給T型三電位準變換器11和T型三電位準變換器12提供如下的控制信號：

給開關電晶體Q11提供第一脈寬調變信號，其工作週期較佳接近或等於1；給開關電晶體Q12提供第二脈寬調變信號，第二脈寬調變信號的工作週期較佳等於1；給開關電晶體Q13提供第三脈寬調變信號，第三脈寬調變信號與第一脈寬調變信號互補或其工作週期較佳為0；給開關電晶體Q14提供工作週期等於0的第四脈寬調變信號。

同時給開關電晶體Q21提供工作週期等於0的第一脈寬調變信號；給開關電晶體Q22提供第二脈寬調變信號，第二脈寬調變信號的工作週期較佳為零或接近零，給開關電晶體Q23提供第三脈寬調變信號，第三脈寬調變信號較佳與第一脈寬調變信號互補，即第三脈寬調變信號的工作週期較佳等於1，給開關電晶體Q24提供第四脈寬調變信號，其與第二脈寬調變信號互補，即其工作週期較佳接近或等於1。

圖4繪示圖1所示的三相T型三電位準變換器的正直流匯流排和負直流匯流排的放電路徑。正直流匯流排P1和負直流匯流排N1的放電路徑如圖4中的虛線箭頭所示，其中正直流匯流排的放電路徑為：正直流匯流排P1通過開關電晶體Q11、串聯的電阻R11和開關S11到中性點N進行放電。負直流匯流排N1的放電路徑如下：中性點N通過串聯的開關S12和電阻R12、導通的開關電晶體Q24到負直流匯流排N1。由此實現正直流匯流排P1和負直流匯流排N1的放電，從而使得正直流匯流排P1和負直流匯流排N1上的電壓量值都降低。

在本發明的其他實施例中，電阻R11和電阻R12能夠被替換為其他的阻性元件或突波保護器等其他能夠消耗電能的耗能元件。

本發明的T型三電位準變換器11、12、13中的開關電晶體並不限於採用絕緣閘雙極性電晶體，可進一步採用金氧半場效應電晶體。

本發明的放電方法能夠對三相T型三電位準變換器1的正直流匯流排P1及/或負直流匯流排N1進行放電，從而使得正直流匯流排P1及/或負直流匯流排N1上的電壓量值降低。

給開關電晶體Q11和Q13提供互補的脈寬調變信號，給開關電晶體Q12和Q14提供互補的脈寬調變信號，可以簡化控制裝置和放電方法。同樣給開關電晶體Q21和Q23提供互補的脈寬調變信號，給開關電晶體Q22和Q24提供互補的脈寬調變信號，可以簡化控制裝置和放電方法。

圖5是根據本發明較佳實施例的三相I型三電位準變換器的電路圖。如圖5所示，三相I型三電位準變換器2包括I型三電位準變換器21、I型三電位準變換器22和I型三電位準變換器23，在I型三電位準變換器21的輸入端和中性點N之間串聯的電阻R21和開關S21，在I型三電位準變換器22的輸入端和中性點N之間串聯的電阻R22和開關S22，以及在正直流匯流排P2和負直流匯流排N2之間串聯的電容C21和電容C22，其中電容C21和電容C22相連接形成的節點連接至中性點N。

I型三電位準變換器21、22、23相同，且每一個都包括在正直流匯流排P2和負直流匯流排N2之間依次連接的第一開關電晶體，第二開關電晶體、第三開關電晶體和第四開關電晶體，I型三電位準變換器21、22、23的具體連接關係為所屬技術領域中具有通常知識者所公知，在此不予以詳細描述。I型三電位準變換器21的輸入端通過串聯的電感L21和開關K21連接至第一相交流電，其輸出端連接至正直流匯流排P2和負直流匯流排N2。I型三電位準變換器22的輸入端通過串聯的電感L22和開關K22連接至第二相交流電，其輸出端連接至正直流匯流排P2和負直流匯流排N2。I型三電位準變換器23的輸入端通過串聯的電感L23和開關K23連接至第三相交流電，其輸出端連接至正直流匯流排P2和負直流匯流排N2。

下面將分情況介紹三相I型三電位準變換器2的放電方法。

當正直流匯流排P2上的電壓量值超過預定的臨限電壓時，即正直流匯流排P2到中性點N之間的電壓超過預定的臨限電壓時，控制裝置（圖5未圖示）控制I型三電位準變換器23，使得正直流匯流排P2和負直流匯流排N2的電壓平衡，同時控制開關S21和S22導通。

控制裝置進一步給I型三電位準變換器21提供如下的控制信號：給開關電晶體T11提供第一脈寬調變信號，其工作週期較佳接近或等於1；給開關電晶體T12提供工作週期等於1的第二脈寬調變信號；給開關電晶體T13提供第三脈寬調變信號，第三脈寬調變信號與第一脈寬調變信號互補，即其工作週期較佳接近或等於0，給第四開關電晶體T14提供工作週期為0的第四脈寬調變信號；及/或 給制I型三電位準變換器22提供如下的控制信號：給開關電晶體T21提供第一脈寬調變信號，其工作週期較佳接近或等於1；給開關電晶體T22提供工作週期等於1的第二脈寬調變信號；給開關電晶體T23提供第三脈寬調變信號，第三脈寬調變信號與第一脈寬調變信號互補，即其工作週期較佳接近或等於0，給第四開關電晶體T24提供工作週期為0的第四脈寬調變信號。

圖6繪示圖5所示的三相I型三電位準變換器的正直流匯流排的放電路徑。正直流匯流排P2的放電路徑如圖6中的虛線箭頭所示，正直流匯流排P2依次通過開關電晶體T11、導通的開關電晶體T12、串聯的電阻R21和導通的開關S21到中性點N進行放電；及/或正直流匯流排P2依次通過開關電晶體T21、導通的開關電晶體T22、串聯的電阻R22和導通的開關S22到中性點N進行放電。由此實現正直流匯流排P2的放電，從而使得正直流匯流排P2上的電壓量值降低。

當負直流匯流排N2上的電壓量值超過預定的臨限電壓時，即中性點N到負直流匯流排N2之間的電壓超過預定的臨限電壓時，控制裝置（圖5）控制I型三電位準變換器23，使得正直流匯流排P2和負直流匯流排N2的電壓平衡，同時控制開關S21和S22導通。

控制裝置進一步給I型三電位準變換器21提供如下的控制信號：給開關電晶體T11提供第一脈寬調變信號，其工作週期較佳接近0或等於0；給開關電晶體T12提供工作週期為0的第二脈寬調變信號；給開關電晶體T13提供第三脈寬調變信號，其與第一脈寬調變信號互補，即其工作週期較佳接近1或等於1；給開關電晶體T14提供工作週期等於1的第四脈寬調變信號；及/或

給I型三電位準變換器12提供如下的控制信號：給開關電晶體T21提供第一脈寬調變信號，其工作週期較佳接近0或等於0；給開關電晶體T22提供工作週期為0的第二脈寬調變信號；給開關電晶體T23提供第三脈寬調變信號，其與第一脈寬調變信號互補，工作週期較佳接近1或等於1；給開關電晶體T24提供工作週期等於1的第四脈寬調變信號。

圖7繪示圖5所示的三相I型三電位準變換器的負直流匯流排的放電路徑。負直流匯流排N2的放電路徑如圖7中的虛線箭頭所示，中性點N依次通過串聯的開關S21和電阻R21、導通的開關電晶體T13和導通的開關電晶體T14到負直流匯流排N2；及/或中性點N依次通過串聯的開關S22和電阻R22、導通的開關電晶體T23和導通的開關電晶體T24到負直流匯流排N2。由此實現負直流匯流排N2的放電，從而使得負直流匯流排N2上的電壓量值降低。

當正直流匯流排P2和負直流匯流排N2上都過壓時，即正直流匯流排P2到中性點N之間的電壓超過預定的臨限電壓，同時中性點N到負直流匯流排N2之間的電壓超過預定的臨限電壓時，控制裝置（圖5未圖示）控制I型三電位準變換器23，使得正直流匯流排P2和負直流匯流排N2兩端的電壓平衡，同時控制開關S21和S22導通。控制裝置進一步給I型三電位準變換器21和I型三電位準變換器22提供如下的控制信號：

給開關電晶體T11提供第一脈寬調變信號，其工作週期較佳接近1；給開關電晶體T12提供工作週期等於1的第二脈寬調變信號；給開關電晶體T13提供第三脈寬調變信號，第三脈寬調變信號的工作週期為0或與第一脈寬調變信號互補；給第四開關電晶體T14提供工作週期為0的第四脈寬調變信號。

同時給開關電晶體T21提供第一脈寬調變信號，其工作週期較佳接近0或等於0；給開關電晶體T22提供工作週期為0的第二脈寬調變信號；給開關電晶體T23提供第三脈寬調變信號，其與第一脈寬調變信號互補，工作週期較佳接近1或等於1；給開關電晶體T24提供工作週期等於1的第四脈寬調變信號。

圖8繪示圖5所示的三相I型三電位準變換器的正直流匯流排和負直流匯流排的放電路徑。正直流匯流排P2和負直流匯流排N2的放電路徑如圖8中的虛線箭頭所示，正直流匯流排P2依次通過導通的開關電晶體T11、導通的開關電晶體T12和串聯的開關S21和電阻R21到中性點N進行放電；中性點N依次通過串聯的開關S22和電阻R22、導通的開關電晶體T23和導通的開關電晶體T24到負直流匯流排N2進行放電。由此實現正直流匯流排P2和負直流匯流排N2的放電，從而使得正直流匯流排P2和負直流匯流排N2上的電壓量值都降低。

在本發明的其他實施例中，電阻R21和電阻R22能夠被替換為其他的阻性元件或突波保護器等其他能夠消耗電能的耗能元件。

本發明的I型三電位準變換器21、22、23中的開關電晶體並不限於採用絕緣閘雙極性電晶體，可進一步採用金氧半場效應電晶體。

本發明的放電方法能夠對三相I型三電位準變換器2的正直流匯流排P2及/或負直流匯流排N2進行放電，從而使得正直流匯流排P2及/或負直流匯流排N2上的電壓量值電壓降低。

給開關電晶體T11和T13提供互補的脈寬調變信號，給開關電晶體T12和T14提供互補的脈寬調變信號，可以簡化控制裝置和放電方法。同樣給開關電晶體T21和T23提供互補的脈寬調變信號，給開關電晶體T22和T24提供互補的脈寬調變信號，可以簡化控制裝置和放電方法。

雖然本發明已經通過較佳實施例進行了描述，然而本發明並非侷限於這裡所描述的實施例，在不脫離本發明範圍的情況下進一步包括所作出的各種改變以及變化。

1:三相T型三電位準變換器 2:三相I型三電位準變換器 11:T型三電位準變換器 12:T型三電位準變換器 13:T型三電位準變換器 21:I型三電位準變換器 22:I型三電位準變換器 23:I型三電位準變換器 C11:電容 C12:電容 C21:電容 C22:電容 K11:開關 K12:開關 K13:開關 K21:開關 K22:開關 K23:開關 L11:電感 L12:電感 L13:電感 L21:電感 L22:電感 L23:電感 N:中性點 N1:負直流匯流排 N2:負直流匯流排 P1:正直流匯流排 P2:正直流匯流排 Q11:開關電晶體 Q12:開關電晶體 Q13:開關電晶體 Q14:開關電晶體 Q21:開關電晶體 Q22:開關電晶體 Q23:開關電晶體 Q24:開關電晶體 R11:電阻 R12:電阻 R21:電阻 R22:電阻 S11:開關 S12:開關 S21:開關 S22:開關 T11:開關電晶體 T12:開關電晶體 T13:開關電晶體 T14:開關電晶體 T21:開關電晶體 T22:開關電晶體 T23:開關電晶體 T24:開關電晶體

以下參照附圖對本發明實施例作進一步說明，其中： ［圖1］是根據本發明較佳實施例的三相T型三電位準變換器的電路圖。 ［圖2］繪示圖1所示的三相T型三電位準變換器的正直流匯流排的放電路徑。 ［圖3］繪示圖1所示的三相T型三電位準變換器的負直流匯流排的放電路徑。 ［圖4］繪示圖1所示的三相T型三電位準變換器的正直流匯流排和負直流匯流排的放電路徑。 ［圖5］是根據本發明較佳實施例的三相I型三電位準變換器的電路圖。 ［圖6］繪示圖5所示的三相I型三電位準變換器的正直流匯流排的放電路徑。 ［圖7］繪示圖5所示的三相I型三電位準變換器的負直流匯流排的放電路徑。 ［圖8］繪示圖5所示的三相I型三電位準變換器的正直流匯流排和負直流匯流排的放電路徑。

1:三相T型三電位準變換器

11:T型三電位準變換器

12:T型三電位準變換器

13:T型三電位準變換器

C11:電容

C12:電容

K11:開關

K12:開關

K13:開關

L11:電感

L12:電感

L13:電感

N:中性點

N1:負直流匯流排

Q11:開關電晶體

Q12:開關電晶體

Q13:開關電晶體

Q14:開關電晶體

Q21:開關電晶體

Q22:開關電晶體

Q23:開關電晶體

R11:電阻

R12:電阻

R21:電阻

R22:電阻

S11:開關

S12:開關

Claims (12)

1. 一種三相三電位準變換器，其特徵在於，包括： 第一三電位準變換器，其輸入端連接至第一相交流電，其輸出端連接至正、負直流匯流排； 第二三電位準變換器，其輸入端連接至第二相交流電，其輸出端連接至正、負直流匯流排； 第三三電位準變換器，其輸入端連接至第三相交流電，其輸出端連接至正、負直流匯流排； 在所述正、負直流匯流排之間串聯的第一電容和第二電容，所述第一電容和第二電容相連接形成的節點連接至中性點； 在所述第一三電位準變換器的輸入端和中性點之間串聯的第一開關和第一耗能元件；以及 在所述第二三電位準變換器的輸入端和中性點之間串聯的第二開關和第二耗能元件。
2. 如請求項1之三相三電位準變換器，其中所述第一耗能元件為第一電阻，所述第二耗能元件為第二電阻。
3. 如請求項1之三相三電位準變換器，其中所述第一、第二和第三三電位準變換器分別為第一、第二和第三T型三電位準變換器或者分別為第一、第二和第三I型三電位準變換器。
4. 一種用於如請求項1之三相三電位準變換器的放電方法，其特徵在於，所述放電方法包括： 當所述正直流匯流排和中性點之間的電壓超過預定的臨限電壓時，控制所述第一開關和第二開關導通，且控制所述第一三電位準變換器使得所述正直流匯流排通過所述串聯的第一開關和第一耗能元件到中性點之間形成第一放電路徑，及/或控制所述第二三電位準變換器使得所述正直流匯流排通過所述串聯的第二開關和第二耗能元件到中性點之間形成第二放電路徑； 當所述中性點和負直流匯流排之間的電壓超過預定的臨限電壓時，控制所述第一開關和第二開關導通，且控制所述第一三電位準變換器使得所述中性點通過所述串聯的第一開關和第一耗能元件到負直流匯流排之間形成第三放電路徑，及/或控制所述第二三電位準變換器使得所述中性點通過所述串聯的第二開關和第二耗能元件到負直流匯流排之間形成第四放電路徑； 當所述正直流匯流排和中性點之間的電壓超過預定的臨限電壓且所述中性點和負直流匯流排之間的電壓超過預定的臨限電壓時，控制所述第一開關和第二開關導通，且控制所述第一三電位準變換器使得所述正直流匯流排通過所述串聯的第一開關和第一耗能元件到中性點之間形成第一放電路徑，以及控制所述第二三電位準變換器使得所述中性點通過所述串聯的第二開關和第二耗能元件到負直流匯流排之間形成第四放電路徑。
5. 如請求項4之放電方法，其中所述第一、第二和第三三電位準變換器分別為第一、第二和第三T型三電位準變換器，所述第一T型三電位準變換器包括連接至所述正直流匯流排的第一開關電晶體、在所述中性點和其輸入端之間依次連接的第二開關電晶體和第三開關電晶體、連接至所述負直流匯流排的第四開關電晶體；所述第二T型三電位準變換器包括連接至所述正直流匯流排的第五開關電晶體、在所述中性點和其輸入端之間依次連接的第六開關電晶體和第七開關電晶體、連接至所述負直流匯流排的第八開關電晶體；當所述正直流匯流排和中性點之間的電壓超過預定的臨限電壓時， 給所述第一開關電晶體提供第一開關控制信號，給所述第二開關電晶體提供第二開關控制信號，給所述第三開關電晶體提供第三開關控制信號，所述第三開關控制信號與所述第一開關控制信號互補，給所述第四開關電晶體提供第四開關控制信號以控制所述第四開關電晶體截止；及/或 給所述第五開關電晶體提供第五開關控制信號，給所述第六開關電晶體提供第六開關控制信號，給所述第七開關電晶體提供第七開關控制信號，所述第七開關控制信號與所述第五開關控制信號互補，給所述第八開關電晶體提供第八開關控制信號以控制所述第八開關電晶體截止。
6. 如請求項5之放電方法，其中當所述中性點到所述負直流匯流排之間的電壓超過預定的臨限電壓時， 給所述第一開關電晶體提供第二十一開關控制信號以控制所述第一開關電晶體截止，給所述第二開關電晶體提供第二十二開關控制信號，給所述第三開關電晶體提供第二十三開關控制信號，給所述第四開關電晶體提供第二十四開關控制信號，所述第二十四開關控制信號與所述第二十二開關控制信號互補；及/或 給所述第五開關電晶體提供第二十五開關控制信號以控制所述第五開關電晶體截止，給所述第六開關電晶體提供第二十六開關控制信號，給所述第七開關電晶體提供第二十七開關控制信號，給所述第八開關電晶體提供第二十八開關控制信號，所述第二十八開關控制信號與所述第二十六開關控制信號互補。
7. 如請求項5之放電方法，其中當所述正直流匯流排和中性點之間的電壓超過預定的臨限電壓且所述中性點到所述負直流匯流排之間的電壓超過預定的臨限電壓時， 給所述第一開關電晶體提供第三十一開關控制信號，給所述第二開關電晶體提供第三十二開關控制信號，給所述第三開關電晶體提供第三十三開關控制信號，所述第三十三開關控制信號與所述第三十一開關控制信號互補，給所述第四開關電晶體提供第三十四開關控制信號以控制所述第四開關電晶體截止；以及 給所述第五開關電晶體提供第三十五開關控制信號以控制所述第五開關電晶體截止，給所述第六開關電晶體提供第三十六開關控制信號，給所述第七開關電晶體提供第三十七開關控制信號，給所述第八開關電晶體提供第三十八開關控制信號，所述第三十八開關控制信號與所述第三十六開關控制信號互補。
8. 如請求項5至7中任一項之放電方法，其中 當所述正直流匯流排和中性點之間的電壓超過預定的臨限電壓時，所述第一、第二和第三開關控制信號分別為第一、第二和第三脈寬調變信號，所述第四開關控制信號為工作週期為0的第四脈寬調變信號；及/或所述第五、第六和第七開關控制信號分別為第五、第六和第七脈寬調變信號，所述第八開關控制信號為工作週期為0的第八脈寬調變信號； 當所述中性點到所述負直流匯流排之間的電壓超過預定的臨限電壓時，所述二十一開關控制信號為工作週期為0的第二十一脈寬調變信號，所述第二十二、第二十三和第二十四開關控制信號分別為第二十二、第二十三和第二十四脈寬調變信號；及/或所述二十五開關控制信號為工作週期為0的第二十五脈寬調變信號，所述第二十六、第二十七和第二十八開關控制信號分別為第二十六、第二十七和第二十八脈寬調變信號； 當所述正直流匯流排和中性點之間的電壓超過預定的臨限電壓且所述中性點到所述負直流匯流排之間的電壓超過預定的臨限電壓時，所述第三十一、第三十二和第三十三開關控制信號分別為第三十一、第三十二和第三十三脈寬調變信號，所述第三十四開關控制信號為工作週期為0的第三十四脈寬調變信號；以及所述第三十五開關控制信號為工作週期為0的第三十五脈寬調變信號，所述第三十六、第三十七和第三十八開關控制信號分別為第三十六、第三十七和第三十八脈寬調變信號。
9. 如請求項4之放電方法，其中所述第一、第二和第三三電位準變換器分別為第一、第二和第三I型三電位準變換器，所述第一I型三電位準變換器包括在正直流匯流排和負直流匯流排之間依次連接的第一開關電晶體、第二開關電晶體、第三開關電晶體和第四開關電晶體，所述第二I型三電位準變換器包括在正直流匯流排和負直流匯流排之間依次連接的第五開關電晶體、第六開關電晶體、第七開關電晶體和第八開關電晶體，當所述正直流匯流排和中性點之間的電壓超過預定的臨限電壓時， 給所述第一開關電晶體提供第一開關控制信號，給所述第二開關電晶體提供第二開關控制信號以控制所述第二開關電晶體導通，給所述第三開關電晶體提供第三開關控制信號，所述第三開關控制信號與所述第一開關控制信號互補，給所述第四開關電晶體提供第四開關控制信號以控制所述第四開關電晶體截止；及/或 給所述第五開關電晶體提供第五開關控制信號，給所述第六開關電晶體提供第六開關控制信號以控制所述第六開關電晶體導通，給所述第七開關電晶體提供第七開關控制信號，所述第七開關控制信號與所述第五開關控制信號互補，給所述第八開關電晶體提供第八開關控制信號以控制所述第八開關電晶體截止。
10. 如請求項9之放電方法，其中當所述中性點到所述負直流匯流排之間的電壓超過預定的臨限電壓時， 給所述第一開關電晶體提供第二十一開關控制信號，給第二開關電晶體提供第二十二開關控制信號以控制所述第二開關電晶體截止，給第三開關電晶體提供第二十三開關控制信號，所述第二十三開關控制信號與所述第二十一開關控制信號互補，給所述第四開關電晶體提供第二十四開關控制信號以控制所述第四開關電晶體導通；及/或 給所述第五開關電晶體提供第二十五開關控制信號，給第六開關電晶體提供第二十六開關控制信號以控制所述第六開關電晶體截止，給第七開關電晶體提供第二十七開關控制信號，所述第二十七開關控制信號與所述第二十五開關控制信號互補，給所述第八開關電晶體提供第二十八開關控制信號以控制所述第八開關電晶體導通。
11. 如請求項9之放電方法，其中當所述正直流匯流排和中性點之間的電壓超過預定的臨限電壓且所述中性點到所述負直流匯流排之間的電壓超過預定的臨限電壓時， 給所述第一開關電晶體提供第三十一開關控制信號，給所述第二開關電晶體提供第三十二開關控制信號以控制所述第二開關電晶體導通，給所述第三開關電晶體提供第三十三開關控制信號，所述第三十三開關控制信號與所述第三十一開關控制信號互補，給所述第四開關電晶體提供第三十四開關控制信號以控制所述第四開關電晶體截止；以及 給所述第五開關電晶體提供第三十五開關控制信號，給第六開關電晶體提供第三十六開關控制信號以控制所述第六開關電晶體截止，給第七開關電晶體提供第三十七開關控制信號，所述第三十七開關控制信號與所述第三十五開關控制信號互補，給所述第八開關電晶體提供第三十八開關控制信號以控制所述第八開關電晶體導通。
12. 如請求項9至11中任一項之放電方法，其中 當所述正直流匯流排和中性點之間的電壓超過預定的臨限電壓時，所述第一、第二、第三和第四開關控制信號分別為第一脈寬調變信號、工作週期為1的第二脈寬調變信號、第三脈寬調變信號、工作週期為0的第四脈寬調變信號；及/或所述第五、第六、第七和第八開關控制信號分別為第五脈寬調變信號、工作週期為1的第六脈寬調變信號、第七脈寬調變信號、工作週期為0的第八脈寬調變信號； 當所述中性點到所述負直流匯流排之間的電壓超過預定的臨限電壓時，所述第二十一、第二十二、第二十三和第二十四開關控制信號分別為第二十一脈寬調變信號、工作週期為0的第二十二脈寬調變信號、第二十三脈寬調變信號、工作週期為1的第二十四脈寬調變信號；及/或第二十五、第二十六、第二十七和第二十八開關控制信號分別為第二十五脈寬調變信號、工作週期為0的第二十六脈寬調變信號、第二十七脈寬調變信號、工作週期為1的第二十八脈寬調變信號； 當所述正直流匯流排和中性點之間的電壓超過預定的臨限電壓且所述中性點到所述負直流匯流排之間的電壓超過預定的臨限電壓時，所述第三十一、第三十二、第三十三和第三十四開關控制信號分別為第三十一脈寬調變信號、工作週期為1的第三十二脈寬調變信號、第三十三脈寬調變信號、工作週期為0的第三十四脈寬調變信號，所述第三十五、第三十六、第三十七和第三十八開關控制信號分別為第三十五脈寬調變信號、工作週期為0的第三十六脈寬調變信號、第三十七脈寬調變信號、工作週期為1的第三十八脈寬調變信號。

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