[发明专利]一种三电平双向直流变换器及其脉冲宽度控制方法

摘要

本发明公开了一种三电平双向直流变换器及其脉冲宽度控制方法，涉及电力电子功率变换技术领域，本发明的高压直流侧的第一滤波电容和第二滤波电容在脉冲宽度控制方法下，能在载波周期内实现自平衡控制，可有效减小电容电压波动；功率器件的电压应力可均为高压直流侧电压的一半，两个“半桥”输出的脉宽电压幅值为高压直流侧电压的一半，即可减小滤波电感值和电容容量，并降低了dv/dt；相对于现有的三电平双向直流变换器来说，本发明在实现高、低压直流侧之间大变换比的能量变换时，无需变压器，并且避免功率开关工作在极端占空比状态。

主权项

一种三电平双向直流变换器，其特征在于，所述三电平双向直流变换器包括：低压直流侧滤波电容(Cf1)、高压直流侧第一滤波电容(Cf2)、高压直流侧第二滤波电容(Cf3)、第一续流二极管(D1)、第二续流二极管(D2)、第三续流二极管(D3)、第四续流二极管(D4)、第五续流二极管(D5)、第六续流二极管(D6)、第七续流二极管(D7)、第八续流二极管(D8)、第一箝位二极管(Dc1)、第二箝位二极管(Dc2)、第三箝位二极管(Dc3)、第四箝位二极管(Dc4)、第一可控功率开关(S1)、第二可控功率开关(S2)、第三可控功率开关(S3)、第四可控功率开关(S4)、第五可控功率开关(S5)、第六可控功率开关(S6)、第七可控功率开关(S7)、第八可控功率开关(S8)、高压直流侧母线电压(Uhigh)、低压直流侧母线电压(Ulow)和储能电感(Lf)，所述三电平双向直流变换器由2个半桥构成，所述低压直流侧母线电压(Ulow)的正极性端分别与所述储能电感(Lf)的一端和所述低压直流侧滤波电容(Cf1)的一端相连，所述低压直流侧母线电压(Ulow)的负极性端分别与所述低压直流侧滤波电容(Cf1)的另一端和右半桥的中点(b)相连；所述储能电感(Lf)的另一端连接左半桥的中点(a)，所述左半桥的中点(a)分别与所述第二续流二极管(D2)的阳极、所述第二可控功率开关(S2)的发射极、所述第三可控功率开关(S3)的集电极和所述第三续流二极管(D3)的阴极相连；所述第二续流二极管(D2)的阴极分别与所述第二可控功率开关(S2)的集电极、所述第一可控功率开关(S1)的发射极、所述第一续流二极管(D1)的阳极和所述第一箝位二极管(Dc1)的阴极相连；所述第一续流二极管(D1)的阴极分别与所述第一可控功率开关(S1)的集电极、所述第五可控功率开关(S5)的集电极、所述第五续流二极管(D5)的阴极、所述高压直流侧第一滤波电容(Cf2)的一端和所述高压直流侧母线电压(Uhigh)的正极性端相连；所述第三续流二极管(D3)的阳极分别与所述第三可控功率开关(S3)的发射极、所述第四可控功率开关(S4)的集电极、所述第四续流二极管(D4)的阴极和所述第二箝位二极管(Dc2)的阳极相连；所述第二箝位二极管(Dc2)的阴极分别与所述第一箝位二极管(Dc1)的阳极、所述第三箝位二极管(Dc3)的阳极、所述第四箝位二极管(Dc4)的阴极、所述高压直流侧第一滤波电容(Cf2)的另一端和所述高压直流侧第二滤波电容(Cf3)的一端相连；所述第四续流二极管(D4)的阳极分别与所述第四可控功率开关(S4)的发射极、所述第八可控功率开关(S8)的发射极、所述第八 续流二极管(D8)的阳极、所述高压直流侧第二滤波电容(Cf3)的另一端和所述高压直流侧母线电压(Uhigh)的负极性端相连；所述第五续流二极管(D5)的阳极分别与所述第五可控功率开关(S5)的发射极、所述第三箝位二极管(Dc3)的阴极、所述第六可控功率开关(S6)的集电极和所述第六续流二极管(D6)的阴极相连；所述第四箝位二极管(Dc4)的阳极分别与所述第七可控功率开关(S7)的发射极、所述第八可控功率开关(S8)的集电极、所述第七续流二极管(D7)的阳极和所述第八续流二极管(D8)的阴极相连；所述第七续流二极管(D7)的阴极、所述第七可控功率开关(S7)的集电极、所述第六可控功率开关(S6)的发射极和所述第六续流二极管(D6)的阳极同时连接所述右半桥的中点(b)。