[实用新型]一种基于多相三电平逆变器的大容量隔离型DC/DC变换器

摘要

一种基于多相三电平逆变器的大容量隔离型DC/DC变换器，若设定所述变换器包含2m个输入相数，m个桥臂，n个增益单元，则其构成如下：一个直流输入电压源、m个桥臂、每个桥臂包括4个功率开关和2个二极管，桥臂上下两侧接直流电源，同时并联两个电容C₁、C₂，2m个变比为1：k的高频变压器T₁、T₂、T₃... T_2m，n个增益单元，一个输出滤波电容C₀，一个输出二极管D₀及负载R_L。所述每个增益单元中，增益单元1含有2m‑1个电容及2m‑1个二极管，增益单元2至增益单元n分别含有2m个电容及2m个二极管。相比现有的三电平隔离型DC/DC变换器，其桥臂数可自由调节，且各桥臂的电流自动均流，所有开关和二极管的电压应力、电流应力均得到了显著降低并可调节，输入输出增益高且也可调节，适用于大容量且输入输出需要电气隔离的应用场合。

主权项

1.一种基于多相三电平逆变器的大容量隔离型DC/DC变换器，其特征在于包括：一个直流输入电源，一个多相三电平逆变器，2m个变比为1：N的高频变压器，n个增益单元，一个输出二极管D0，一个输出滤波电容C0，负载RL；变压器T1、T2、……T2m一次侧另一端相连，变压器T1、T2、……T2m二次侧另一端相连；所述多相三电平逆变器包括：两个输入侧滤波电容C1、C2，m个桥臂，每个桥臂包含4个功率开关和2个二极管，m个桥臂对应2m个输入相；具体连接方式为：输入侧滤波电容C1另一端与输入侧滤波电容C2一端相连，该连接点记为节点0，输入侧滤波电容C1一端接直流输入电源，输入侧滤波电容C2另一端接直流输入电源负极；三电平桥臂中，每4个功率开关和2个二极管组成一个桥臂，即开关S11、S12、S13、S14构成第一桥臂，开关S12漏极与开关S13源极相连，该连接点记为节点1；二极管Db11阴极与开关S11漏极及开关S12源极相连，二极管Db12阳极与开关S13漏极及开关S14源极相连，二极管Db11阳极与二极管Db12阴极相连，该连接点接节点0；开关S21、S22、S23、S24构成第二桥臂，开关S22漏极与开关S23源极相连，该连接点记为节点2；二极管Db21阴极与开关S21漏极及开关S22源极相连，二极管Db22阳极与开关S23漏极及开关S24源极相连，二极管Db21阳极与二极管Db22阴极相连，该连接点接节点0；以此类推开关Sm1、Sm2、Sm3、Sm4构成第m桥臂，开关Sm2漏极与开关Sm3源极相连，该连接点记为节点m；二极管Dbm1阴极与开关Sm1漏极及开关Sm2源极相连，二极管Dbm2阳极与开关Sm3漏极及开关Sm4源极相连，二极管Dbm1阳极与二极管Dbm2阴极相连，该连接点接节点0；所有桥臂的一端接直流输入电源正极，桥臂的另一端接直流输入电源负极；所述多相三电平逆变器与变压器的连接方式为：变压器T1一次侧一端接节点1，变压器T3一次侧一端接节点2，以此类推到第2m‑1模块，变压器T2m ‑1一次侧一端接节点m，变压器T2、T4、...、T2m一次侧一端均接节点0；n个增益单元的连接方式如下：增益单元n由2m‑1个电容C2n、C3n...C(2m)n，2m‑1个二极管D2n、D3n...D(2m)n构成，变压器T1二次侧一端接电容C1(n‑1)的一端，变压器T2二次侧一端接电容C2n的一端，...以此类推到变压器T2m二次侧一端接电容C(2m)n的一端，二极管D2n的阴极连电容C2n的另一端，二极管D2n的阳极连电容C1(n‑1)的一端；二极管D3n的阴极连电容C3n的另一端，二极管D3n的阳极连电容C2n的另一端, ...以此类推到二极管D(2m)n的阴极连电容C(2m)n的另一端，二极管D(2m)n的阳极连电容C(2m‑1)n的另一端；增益单元n‑1由2m个电容C1(n‑1)、C2(n‑1)...C(2m) (n‑1)，2m个二极管D1(n‑1)、D2(n‑1)...D(2m) (n‑1)构成，变压器T1二次侧一端接电容C1(n‑1)的一端，电容C2n的另一端接电容C2(n‑1)的一端，...以此类推到的C(2m)n另一端接电容C(2m)(n‑1)的一端，二极管D1(n‑1)的阴极连电容C1(n‑1)的另一端，二极管D1(n‑1)的阳极连电容C(2m)n的另一端；二极管D2(n‑1)的阴极连电容C2(n‑1)的另一端，二极管D2(n‑1)的阳极连电容C1(n‑1)的另一端, ...以此类推到二极管D(2m) (n‑1)的阴极连电容C(2m) (n‑1)的另一端，二极管D(2m) (n‑1)的阳极连电容C(2m‑1)(n‑1)的另一端；以此类推到增益单元1：增益单元1由2m个电容C11、C21...C(2m)1，2m个二极管D11、D21...D(2m)1构成，电容C12的另一端接电容C11的一端，电容C22的另一端接电容C21的一端，...以此类推到C(2m)2的另一端接电容C(2m)1的一端，二极管D11的阴极连电容C11的另一端，二极管D11的阳极连电容C(2m)2的另一端；二极管D12的阴极连电容C12的另一端，二极管D12的阳极连电容C11的另一端, ...以此类推到二极管D(2m)1的阴极连电容C(2m)1的另一端，二极管D(2m)1的阳极连电容C(2m‑1)1的另一端；最后在电容C(2m)1的另一端引出二极管D0的阳极，二极管D0的阴极与电容C0和负载RL的一端相连，电容C0和负载RL的另一端与变压器T1二次侧一端相连。