[发明专利]三电平半桥驱动电路及变流器

说明书

本发明提供一种三电平半桥驱动电路及变流器，包括系统控制单元与半桥模块，半桥模块包括信号处理单元、隔离放大单元及开关单元；系统控制单元用于生成半桥模块所需的两路脉冲宽度调制信号；处理单元用于根据两路脉冲宽度调制信号进行信号分配以输出四路半桥脉冲宽度调制信号；隔离放大单元用于根据四路半桥脉冲宽度调制信号控制开关单元进行导通；当信号处理单元检测到半桥模块的故障信号时，则根据故障信号与两路脉冲宽度调制信号生成四路半桥脉冲宽度调制关断信号，隔离放大单元还用于根据四路半桥脉冲宽度调制关断信号控制开关单元进行关断。本发明提供的三电平半桥驱动电路及变流器，能够快速响应半桥模块的故障并进行故障封锁，可靠性高。

技术领域

本发明涉及一种能源供电技术领域，尤其涉及一种三电平半桥驱动电路及变流器。

背景技术

三电平电路拓扑从两电平拓扑发展而来，中性点箝位型(Neutral PointClamped，简称NPC)的每一相由串联的四个功率开关器件和两个功率二极管构成，每一相输出包括0电平在内三种电平。三电平拓扑相比于两电平拓扑，功率开关器件承受电压仅为两电平的一半，同时具有谐波小、损耗低、效率高等优势，已在工业和轨道交通电力电子变流技术领域得到应用和发展。但是由于需要控制的功率开关器件变多及特定的开关时序要求使得控制信号传输、检测和处理较两电平拓扑更加复杂。

现有技术中每相半桥单元接收来自系统控制单元的四路脉冲宽度调制(PulseWidth Modulation，PWM)信号，由于其布线复杂，导致四路脉冲宽度调制(Pulse WidthModulation，PWM)信号易受干扰。且在多相变流器中单相半桥单元发生故障后，其他半桥单元的封锁需要由系统控制单元完成，导致故障保护封锁延迟时间较长，容易引起其他半桥单元发生故障，存在多相半桥单元并联和多级联半桥单元的电路拓扑应用时，其灵活性和通用性差。

针对上述问题，本领域技术人员一直在寻求解决办法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种三电平半桥驱动电路及变流器，能够快速响应半桥模块的故障并进行故障封锁，且结构简单，可靠性高。

本发明提供一种三电平半桥驱动电路，所述三电平半桥驱动电路包括系统控制单元与半桥模块，所述半桥模块包括信号处理单元、隔离放大单元及开关单元；所述系统控制单元与所述信号处理单元连接，所述信号处理单元还与所述隔离放大单元连接，所述隔离放大单元还与所述开关单元连接，其中，所述系统控制单元用于生成所述半桥模块所需的两路脉冲宽度调制信号；所述处理单元用于根据两路脉冲宽度调制信号进行信号分配以输出四路半桥脉冲宽度调制信号；所述隔离放大单元用于根据四路半桥脉冲宽度调制信号控制所述开关单元进行导通；当所述信号处理单元检测到半桥模块的故障信号时，则根据所述故障信号与两路脉冲宽度调制信号生成四路半桥脉冲宽度调制关断信号，所述隔离放大单元还用于根据四路半桥脉冲宽度调制关断信号控制开关单元进行关断。

具体地，所述隔离放大单元包括四个隔离放大电路，所述开关单元包括四个开关器件，每个隔离放大电路的输入端均与所述信号处理单元连接，每个隔离放大电路的输出端与一个开关器件的控制端连接。

具体地，四个开关器件为第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件及第四开关器件，所述开关单元还包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管及第六二极管；所述第一开关器件的第一端分别与所述第一二极管的阴极及直流正极端连接，所述第一开关器件的第二端分别与所述第一二极管的阳极、所述第二二极管的阴极、所述第二开关器件的第一端及所述第五二极管的阴极连接，所述第二开关器件的第二端分别与所述第二二极管的阳极、所述第三二极管的阴极、所述第三开关器件的第一端及交流端连接，所述第三开关器件的第二端分别与所述第三二极管的阳极、所述第四二极管的阴极、所述第四开关器件的第一端及所述第六二极管的阳极连接，所述第四开关器件的第二端分别与所述第四二极管的阳极及直流负极端连接，所述第五二极管的阳极与所述第六二极管的阴极连接。

本发明还提供一种变流器，所述变流器包括如上述的三电平半桥驱动电路。