[发明专利]低压宽输入三电平全桥变换器及其控制方法

权利要求书

1.一种低压宽输入三电平全桥变换器，包括输入分压电容电路（1）、第一桥臂支路（3）、第二桥臂支路（4）、隔离变压器（5）和整流滤波电路（6），其中输入分压电容电路（1）包括输入电源（U_in）、第一输入分压电容（C₁）和第二输入分压电容（C₂），第一桥臂支路（3）包括第一功率开关管（S₁）和第二功率开关管（S₂），第二桥臂支路（4）包括第三功率开关管（S₃）和第四功率开关管（S₄），隔离变压器（5）包括原边绕组（N_P）和副边绕组（N_S），整流滤波电路（6）包括四个整流二极管即第一整流二极管（D₁）至第四整流二极管（D₄）、滤波电感（L_f)和滤波电容（C_f)；输入电源（U_in）的正极连接第一输入分压电容（C₁）的正端构成输入分压电容电路（1）的正输出端，输入电源（U_in）的负极连接第二输入分压电容（C₂）的负端构成输入分压电容电路（1）的负输出端，第一输入分压电容（C₁）的负端连接第二输入分压电容（C₂）的正端构成输入分压电容电路（1）的中端；第一功率开关管（S₁）的漏极连接输入分压电容电路（1）的正输出端，第二功率开关管（S₂）的源极连接输入分压电容电路（1）的负输出端；第三功率开关管（S₃）的漏极连接输入分压电容电路（1）的正输出端，第四功率开关管（S₄）的源极连接输入分压电容电路（1）的负输出端；隔离变压器的原边绕组（N_P）的同名端分别接第一功率开关管（S₁）的源极和第二功率开关管（S₂）的漏极，隔离变压器的原边绕组（N_P）的异名端分别接第三功率开关管（S₃）的源极和第四功率开关管（S₄）的漏极，隔离变压器的副边绕组（N_S）的同名端分别接第一整流二极管（D₁）的阳极和第二整流二极管（D₂）的阴极，隔离变压器的副边绕组（N_S）的异名端分别接第三整流二极管（D₃）的阳极和第四整流二极管（D₄）的阴极；第一整流二极管（D₁）的阴极分别接第三整流二极管（D₃）的阴极和滤波电感（L_f)的输入端，滤波电感（L_f)的输出端接滤波电容（C_f)的正端，滤波电容（C_f)的负端接第四整流二极管（D₄）的阳极和第二整流二极管（D₂）的阳极，第二整流二极管（D₂）的阴极接第一整流二极管（D₁）的阳极，第四整流二极管（D₄）的阴极接第三整流二极管（D₃）的阳极；

其特征在于：还包括三电平支路（2），所述三电平支路（2）包括第五功率开关管（S₅）和第六功率开关管（S₆）；第五功率开关管（S₅）的漏极接输入分压电容电路（1）的中端，第五功率开关管（S₅）的源极接第六功率开关管（S₆）的源极，第六功率开关管（S₆）的漏极接隔离变压器的原边绕组（N_P）的同名端。

2.一种基于权利要求1所述的低压宽输入三电平全桥变换器的控制方法，其特征在于：将采样的低压宽输入三电平全桥变换器的输出电压（U_o）与给定的基准电压（U_r）经过电压环调节器后得到调节信号（U_e）；将锯齿波发生器产生的第一锯齿波载波信号经过直流偏置电路得到第二锯齿波载波信号；

当低压宽输入三电平全桥变换器处于三电平模式，将所述调节信号（U_e）与第一锯齿波载波信号依次经过第一比较器、第一逻辑开关产生电路分别得到第三功率开关管（S₃）和第四功率开关管（S₄）的开关信号，将第三功率开关管（S₃）的开关信号经过第三驱动电路得到第三功率开关管（S₃）的驱动信号，将第四功率开关管（S₄）的开关信号经过第四驱动电路得到第四功率开关管（S₄）的驱动信号，所述第三功率开关管（S₃）的驱动信号与第四功率开关管（S₄）的驱动信号为180°互补信号即第三功率开关管（S₃）与第四功率开关管（S₄）180°互补导通关断；将所述调节信号（U_e）与第二锯齿波载波信号依次经过第二比较器、第二逻辑开关产生电路分别得到第一功率开关管（S₁）和第二功率开关管（S₂）的开关信号，将第一功率开关管（S₁）的开关信号经过第一驱动电路得到第一功率开关管（S₁）的PWM驱动信号即第一功率开关管（S₁）为PWM调制，将第二功率开关管（S₂）的开关信号经过第二驱动电路得到第二功率开关管（S₂）的PWM驱动信号即第二功率开关管（S₂）为PWM调制，将第一功率开关管（S₁）的开关信号和第二功率开关管（S₂）的开关信号分别经过或门、反相器和第五驱动电路得到第五功率开关管（S₅）和第六功率开关管（S₆）的驱动信号且第五功率开关管（S₅）和第六功率开关管（S₆）同时导通关断；

当低压宽输入三电平全桥变换器处于两电平模式，将所述调节信号（U_e）与第一锯齿波载波信号依次经过第一比较器、第一逻辑开关产生电路分别得到第三功率开关管（S₃）和第四功率开关管（S₄）的开关信号，将第三功率开关管（S₃）的开关信号经过第三驱动电路得到第三功率开关管（S₃）的PWM驱动信号即第三功率开关管（S₃）为PWM调制，将第四功率开关管（S₄）的开关信号经过第四驱动电路得到第四功率开关管（S₄）的PWM驱动信号即第四功率开关管（S₄）为PWM调制；将所述调节信号（U_e）与第二锯齿波载波信号依次经过第二比较器、第二逻辑开关产生电路分别得到第一功率开关管（S₁）和第二功率开关管（S₂）的开关信号，将第一功率开关管（S₁）的开关信号经过第一驱动电路得到第一功率开关管（S₁）的低电平驱动信号即第一功率开关管（S₁）常断，将第二功率开关管（S₂）的开关信号经过第二驱动电路得到第二功率开关管（S₂）的低电平驱动信号即第二功率开关管（S₂）常断，将第一功率开关管（S₁）的开关信号和第二功率开关管（S₂）的开关信号分别经过或门、反相器和第五驱动电路得到第五功率开关管（S₅）和第六功率开关管（S₆）的高电平驱动信号即第五功率开关管（S₅）和第六功率开关管（S₆）常通。