[发明专利]基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器

权利要求书

1.基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器，其特征在于该直流充电器包括：

伪图腾柱桥臂、滤波电路、单相网格三电平整流桥；

所述伪图腾柱桥臂包括开关管：S₁、S₂，二极管D₃、D₄；

所述滤波电路包括电感L₁、L₂；

所述单相网格三电平整流桥包括二极管D₁、D₂，双回路网孔双向开关管、电容C₁、C₂、负载R_L；

双回路网孔双向开关管包括开关管S₃、S₄，二极管D₅、D₆，开关管S₅、S₆，二极管D₇、D₈；

交流电源u_s一端分别连接二极管D₁阳极、二极管D₂阴极，交流电源u_s另一端分别连接电感L₁一端、电感L₂一端；

电感L₁另一端分别连接二极管D₃阳极、开关管S₁漏极、开关管S₃源极、开关管S₄漏极；

电感L₂另一端分别连接二极管D₄阴极、开关管S₂源极、开关管S₅源极、开关管S₆漏极；

开关管S₃漏极连接二极管D₅阴极，二极管D₅阳极连接二极管D₆阴极，二极管D₆阳极连接开关管S₄源极；

开关管S₅漏极连接二极管D₇阴极，二极管D₇阳极连接二极管D₈阴极，二极管D₈阳极连接开关管S₆源极；

二极管D₁阴极分别连接二极管D₃阴极、开关管S₂漏极、电容C₁正极；

二极管D₂阳极分别连接二极管D₄阳极、开关管S₁源极、电容C₂负极；

电容C₁负极分别连接二极管D₅阳极、二极管D₆阴极、二极管D₇阳极、二极管D₈阴极；

负载R_L两端分别连接电容C₁正极、电容C₂负极。

2.根据权利要求1所述基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器，其特征在于：所述伪图腾柱桥臂为全控开关管和二极管组成一对不对称的整流桥臂，每支桥臂包括1个功率开关器件，1个钳位二极管。

3.根据权利要求1所述基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器，其特征在于：所述单相网格三电平整流桥包含两个双向开关开关管，任意一个双向开关开关管由2个全控型开关管和2个二极管组成，与电感L₁相连的结构为上网孔型双向开关，与电感L₂相连的结构为下网孔型双向开关。

4.根据权利要求1所述基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器，其特征在于：所述开关管S₁～S₆均为带有体二极管的MOSFET、或者IGBT。

5.根据权利要求1所述基于单相网格三电平伪图腾柱的直流充电器，其特征在于：电路正常工作时，电感L₁的电流为i_L1，电感L₂的电流为i_L2，对电网输出电流i_s有：i_s＝i_L1+i_L2，稳定状态下电路包含6个工作模式：

(1)正半周期三种工作模式：电网电压u_s和输出电流i_s均大于0；

模式一：开关管S₁～S₆全部关断，交流电源u_s和电感L₁与电感L₂向负载R_L提供能量，二极管D₂、D₃以及开关管S₂上的体二极管正偏导通，直流输出电压u_dcu_s，电感电流线性减少，电容C₁、C₂处于充电状态，充电电流等于i_s-i_dc,电压u_B1O＝u_B2O＝u_c1+u_c2＝+u_dc；

模式二：开关管S₁、S₂、S₃关断，开关管S₄、S₅、S₆导通，电容C₂充电，充电电流为i_s-i_dc，电容C₁向负载放电，提供电流i_dc，电压u_B1O＝u_B2O＝u_c1＝+u_dc/2；

模式三：开关管S₂～S₆全部关断，开关管S₁导通，二极管D₂正偏导通，交流电源u_s向电感L₁充电，电感L₁电流呈现线性上升，电容C₁和C₂向负载R_L放电，此时电压u_B1O＝0，u_B2O＝u_s；

(2)负半周期三种工作方式：电网电压u_s和输出电流i_s均小于0；

模式四：开关管S₂导通，开关管S₁、S₃、S₄、S₅、S₆关断，二极管D₁正偏导通，交流电源u_s向电感L₂充电，电感L₂电流呈现线性上升，电容C₁和C₂继续向负载R_L放电，此时电压u_B2O＝0,u_B1O＝u_s；

模式五：开关管S₃、S₄、S₅导通，开关管S₁、S₂、S₆关断，电容C₁充电，充电电流为-i_s-i_dc，电容C₂向负载放电,提供电流i_dc，电压u_B1O＝u_B2O＝u_c2＝-u_dc/2；

模式六：开关管全关断，交流电源u_s和电感L₁与电感L₂向负载R_L提供能量，二极管D₄、D₁和开关管S₂上的体二极管正偏导通，直流输出电压u_dcu_s，电感电流线性减少，电容C₁、C₂处于充电状态，充电电流等于i_s-i_dc,电压u_B1O＝u_B2O＝-u_c1-u_c2＝-u_dc。