[发明专利]三电平直流变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种三电平直流电路拓扑，该电路可用于直流开关电源领域。

背景技术

三电平技术是电力电子技术的热门技术。在电力电子应用中，受到器件电压定额的影响，电路中不可避免采用器件串联的结构形式，为了解决器件串联的静态、动态均压问题必须附加均压电路。随着均压电路的加入以及器件数量的增加，电路自然具备多种工作模式以及多个输出电平，通过工作模式的组合得到更好的输出特性。三电平直流变换器的研究始于1992年，该类型电路广泛应用于高压直流变换领域，中国专利200610096757是该类技术之一。

目前，含有4个开关器件的三电平直流变换器由于结构简单而得到了广泛的应用，但该类电路存在一个问题即其输出波形仍然是两电平波形，对于减小输出滤波器体积以及输入电容纹波等方面没有改善。本发明提出一种四个开关输入输出均是三电平的电路，很好的解决了该问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种结构简单四个开关输入输出均是三电平的新型三电平直流变换器。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

三电平直流变换器，其特殊之处在于：包括变压器原边电路、变压器副边电路以及整流滤波单元，所述整流滤波单元的输入端接变压器副边电路的输出端，其输出端作为三电平直流变换器的输出端；

所述变压器原边电路包括第一输入电容C_in1、第二输入电容C_in2、第三输入电容C_in3、第一自关断器件S₁、第二自关断器件S₂、第三自关断器件S₃、第四自关断器件S₄、隔直电容C_BL、第一变压器T_r1的原边绕组T_r1p以及第二变压器T_r2的原边绕组T_r2p；

所述第一输入电容C_in1的一端与第二输入电容C_in2的一端联接于2节点，所述第二输入电容C_in2的另一端与第三输入电容C_in3的一端联接于3节点；第一自关断器件S₁的发射极、第二自关断器件S₂的集电极以及隔直电容C_BL的一端联接于5节点；第一自关断器件S₁的集电极与第一输入电容C_in1的另一端联接于1节点；第二自关断器件S₂的发射极与第三自关断器件S₃的集电极联接于3节点；所述第一变压器T_r1的原边绕组T_r1p的同名端与5节点联接，所述第一变压器T_r1的原边绕组T_r1p的异名端与2节点联接；所述第三自关断器件S₃的发射极、第四自关断器件S₄的集电极以及第二变压器T_r2的原边绕组T_r2p的异名端联接于6节点；第四自关断器件S₄的发射极与第三输入电容C_in3的另一端联接于4节点；第二变压器T_r2的原边绕组T_r2p的同名端与隔直电容C _BL的另一端联接于7节点，

所述1节点和4节点作为三电平直流变换器的输入端正极和负极；

所述变压器副边电路包括第一变压器副边绕组T_r1s和第二变压器副边绕组T_r2s，

所述整流滤波单元包括第一二极管D_o1、第二二极管D_o2、第三二极管D_o3、第四二极管D_o4、输出电感L_out以及输出电容C_out，