專利名稱：低壓寬輸入三電平全橋變換器及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電能變換裝置的直流變換器及其控制方法，尤其涉及一種低壓寬輸入三電平全橋變換器及其控制方法。
背景技術(shù)：
隨著化石能源的不斷緊缺和環(huán)境污染的不斷加劇，基于新能源和可再生能源的分 布式發(fā)電系統(tǒng)已成為現(xiàn)在研究的熱點(diǎn)，直直變換器是其中的一個(gè)重要組成部分。而新能源和可再生能源，如燃料電池、光伏電池等，輸出電壓隨負(fù)載和環(huán)境的變化而變化，變化范圍較寬。在寬輸入電壓的場(chǎng)合，傳統(tǒng)兩電平全橋變換器輸出整流波形的高頻分量大，從而導(dǎo)致輸出濾波器體積大、重量重，而傳統(tǒng)三電平全橋變換器由于可工作在三電平和兩電平2種工作模式，減小了輸出整流波形的高頻分量，適合于寬輸入電壓的場(chǎng)合。但傳統(tǒng)三電平全橋變換器需要8個(gè)功率開關(guān)管、2個(gè)箝位二極管和I個(gè)箝位電容，功率器件數(shù)量多，成本高，電路復(fù)雜。發(fā)明[200810234962.8]提出了 I種低壓寬輸入推挽正激三電平直流變換器及其控制方法，只需要6個(gè)功率開關(guān)管，減少了功率器件的數(shù)量，輸出整流波形的高頻分量小，但還需要2個(gè)原邊繞組和I個(gè)箝位電容，其成本還是很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提出一種低壓寬輸入三電平全橋變換器及其控制方法。本發(fā)明低壓寬輸入三電平全橋變換器，包括輸入分壓電容電路、第一橋臂支路、第二橋臂支路、隔離變壓器和整流濾波電路，其中輸入分壓電容電路包括輸入電源、第一輸入分壓電容和第二輸入分壓電容，第一橋臂支路包括第一功率開關(guān)管和第二功率開關(guān)管，第二橋臂支路包括第三功率開關(guān)管和第四功率開關(guān)管，隔離變壓器包括原邊繞組和副邊繞組，整流濾波電路包括四個(gè)整流二極管即第一整流二極管至第四整流二極管、濾波電感和濾波電容；輸入電源的正極連接第一輸入分壓電容的正端構(gòu)成輸入分壓電容電路的正輸出端，輸入電源的負(fù)極連接第二輸入分壓電容的負(fù)端構(gòu)成輸入分壓電容電路的負(fù)輸出端，第一輸入分壓電容的負(fù)端連接第二輸入分壓電容的正端構(gòu)成輸入分壓電容電路的中端；第一功率開關(guān)管的漏極連接輸入分壓電容電路的正輸出端，第二功率開關(guān)管的源極連接輸入分壓電容電路的負(fù)輸出端；第三功率開關(guān)管的漏極連接輸入分壓電容電路的正輸出端，第四功率開關(guān)管的源極連接輸入分壓電容電路的負(fù)輸出端；隔離變壓器的原邊繞組的同名端分別接第一功率開關(guān)管的源極和第二功率開關(guān)管的漏極，隔離變壓器的原邊繞組的異名端分別接第三功率開關(guān)管的源極和第四功率開關(guān)管的漏極，隔離變壓器的副邊繞組的同名端分別接第一整流二極管的陽極和第二整流二極管的陰極，隔離變壓器的副邊繞組的異名端分別接第三整流二極管的陽極和第四整流二極管的陰極；第一整流二極管的陰極分別接第三整流二極管的陰極和濾波電感的輸入端，濾波電感的輸出端接濾波電容的正端，濾波電容的負(fù)端接第四整流二極管的陽極和第二整流二極管的陽極，第二整流二極管的陰極接第一整流二極管的陽極，第四整流二極管的陰極接第三整流二極管的陽極；
還包括三電平支路，所述三電平支路包括第五功率開關(guān)管和第六功率開關(guān)管;第五功率開關(guān)管的漏極接輸入分壓電容電路的中端，第五功率開關(guān)管的源極接第六功率開關(guān)管的源極，第六功率開關(guān)管的漏極接隔離變壓器的原邊繞組的同名端。低壓寬輸入三電平全橋變換器的控制方法，將采樣的低壓寬輸入三電平全橋變換器的輸出電壓與給定的基準(zhǔn)電壓經(jīng)過電壓環(huán)調(diào)節(jié)器后得到調(diào)節(jié)信號(hào)；將鋸齒波發(fā)生器產(chǎn)生的第一鋸齒波載波信號(hào)經(jīng)過直流偏置電路得到第二鋸齒波載波信號(hào)；當(dāng)?shù)蛪簩捿斎肴娖饺珮蜃儞Q器處于三電平模式，將所述調(diào)節(jié)信號(hào)與第一鋸齒波載波信號(hào)依次經(jīng)過第一比較器、第一邏輯開關(guān)產(chǎn)生電路分別得到第三功率開關(guān)管和第四功率開關(guān)管的開關(guān)信號(hào)，將第三功率開關(guān)管的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過第三驅(qū)動(dòng)電路得到第三功率開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，將第四功率開關(guān)管的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過第四驅(qū)動(dòng)電路得到第四功率開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述第三功率開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)與第四功率開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為180°互補(bǔ)信號(hào)即第三功率開關(guān)管與第四功率開關(guān)管180°互補(bǔ)導(dǎo)通關(guān)斷；將所述調(diào)節(jié)信號(hào)與第二鋸齒波載波信號(hào)依次經(jīng)過第二比較器、第二邏輯開關(guān)產(chǎn)生電路分別得到第一功率開關(guān)管和第二功率開關(guān)管的開關(guān)信號(hào)，將第一功率開關(guān)管的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過第一驅(qū)動(dòng)電路得到第一功率開關(guān)管的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)即第一功率開關(guān)管為PWM調(diào)制，將第二功率開關(guān)管的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過第二驅(qū)動(dòng)電路得到第二功率開關(guān)管的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)即第二功率開關(guān)管為PWM調(diào)制，將第一功率開關(guān)管的開關(guān)信號(hào)和第二功率開關(guān)管的開關(guān)信號(hào)分別經(jīng)過或門、反相器和第五驅(qū)動(dòng)電路得到第五功率開關(guān)管和第六功率開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)且第五功率開關(guān)管和第六功率開關(guān)管同時(shí)導(dǎo)通關(guān)斷；當(dāng)?shù)蛪簩捿斎肴娖饺珮蜃儞Q器處于兩電平模式，將所述調(diào)節(jié)信號(hào)與第一鋸齒波載波信號(hào)依次經(jīng)過第一比較器、第一邏輯開關(guān)產(chǎn)生電路分別得到第三功率開關(guān)管和第四功率開關(guān)管的開關(guān)信號(hào)，將第三功率開關(guān)管的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過第三驅(qū)動(dòng)電路得到第三功率開關(guān)管的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)即第三功率開關(guān)管為PWM調(diào)制，將第四功率開關(guān)管的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過第四驅(qū)動(dòng)電路得到第四功率開關(guān)管的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)即第四功率開關(guān)管為PWM調(diào)制；將所述調(diào)節(jié)信號(hào)與第二鋸齒波載波信號(hào)依次經(jīng)過第二比較器、第二邏輯開關(guān)產(chǎn)生電路分別得到第一功率開關(guān)管和第二功率開關(guān)管的開關(guān)信號(hào)，將第一功率開關(guān)管的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過第一驅(qū)動(dòng)電路得到第一功率開關(guān)管的低電平驅(qū)動(dòng)信號(hào)即第一功率開關(guān)管常斷，將第二功率開關(guān)管的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過第二驅(qū)動(dòng)電路得到第二功率開關(guān)管的低電平驅(qū)動(dòng)信號(hào)即第二功率開關(guān)管常斷，將第一功率開關(guān)管的開關(guān)信號(hào)和第二功率開關(guān)管的開關(guān)信號(hào)分別經(jīng)過或門、反相器和第五驅(qū)動(dòng)電路得到第五功率開關(guān)管和第六功率開關(guān)管的高電平驅(qū)動(dòng)信號(hào)即第五功率開關(guān)管和第六功率開關(guān)管常通。本發(fā)明提出的低壓寬輸入三電平全橋變換器及其控制方法，與發(fā)明[200810234962. 8]中的低壓寬輸入推挽正激三電平直流變換器及其控制方法相比，主要有四點(diǎn)不同一是原邊繞組由原來的2個(gè)變?yōu)镮個(gè)，減小了變壓器的體積和重量；二是省去了箝位電容，減小了系統(tǒng)的成本；三是同一橋臂功率開關(guān)管電壓應(yīng)力相同，易于選取和散熱設(shè)計(jì)；四是減少了 I個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，降低了成本，提高了效率。


圖I:本發(fā)明電路拓?fù)鋱D；圖2 :本發(fā)明控制原理圖；圖3 :本發(fā)明三電平工作模式主要波形示意圖；圖4 :本發(fā)明兩電平工作模式主要波形示意圖；圖5:本發(fā)明三電平工作模式和兩電平工作模式下開關(guān)模態(tài)I等效電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6 :本發(fā)明三電平工作模式下開關(guān)模態(tài)2等效電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖7 :本發(fā)明兩電平工作模式下開關(guān)模態(tài)2等效電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖中的主要符號(hào)名稱Uin :輸入電源，C1^ C2 :第一、第二輸入分壓電容，S1 S6 第一至第六功率開關(guān)管，Dsi Ds6 :各功率開關(guān)管的反并聯(lián)二極管，NP、Ns :隔離變壓器的原邊繞組和副邊繞組，D1 D4 :第一至第四輸出整流二極管，Lf:濾波電感，Cf :濾波電容，Rl :負(fù)載，U0 :輸出電壓，uAB :A與B兩點(diǎn)間電壓，iL :濾波電感電流，uD1 :第一整流二極管承受的電壓，Udsi :第一功率開關(guān)管漏源極之間的電壓，Uds4 :第四功率開關(guān)管漏源極之間的電壓，Uds5 :第五功率開關(guān)管漏源極之間的電壓，Uds6 :第六功率開關(guān)管漏源極之間的電壓。
具體實(shí)施例方式如圖I所示。低壓寬輸入三電平全橋變換器，包括輸入分壓電容電路I、第一橋臂支路3、第二橋臂支路4、隔離變壓器5和整流濾波電路6，其中輸入分壓電容電路I包括輸入電源Uin、第一輸入分壓電容C1和第二輸入分壓電容C2,第一橋臂支路3包括第一功率開關(guān)管S1和第二功率開關(guān)管S2，第二橋臂支路4包括第三功率開關(guān)管S3和第四功率開關(guān)管S4,隔離變壓器5包括原邊繞組Np和副邊繞組Ns，整流濾波電路6包括四個(gè)整流二極管即第一整流二極管D1至第四整流二極管D4、濾波電感Lf和濾波電容Cf;輸入電源Uin的正極連接第一輸入分壓電容C1的正端構(gòu)成輸入分壓電容電路I的正輸出端，輸入電源Uin的負(fù)極連接第二輸入分壓電容C2的負(fù)端構(gòu)成輸入分壓電容電路I的負(fù)輸出端，第一輸入分壓電容C1的負(fù)端連接第二輸入分壓電容C2的正端構(gòu)成輸入分壓電容電路I的中端；第一功率開關(guān)管S1的漏極連接輸入分壓電容電路I的正輸出端，第二功率開關(guān)管S2的源極連接輸入分壓電容電路I的負(fù)輸出端；第三功率開關(guān)管S3的漏極連接輸入分壓電容電路I的正輸出端，第四功率開關(guān)管S4的源極連接輸入分壓電容電路I的負(fù)輸出端；隔離變壓器的原邊繞組Np的同名端分別接第一功率開關(guān)管S1的源極和第二功率開關(guān)管S2的漏極，隔離變壓器的原邊繞組Np的異名端分別接第三功率開關(guān)管S3的源極和第四功率開關(guān)管S4的漏極，隔離變壓器的副邊繞組Ns的同名端分別接第一整流二極管D1的陽極和第二整流二極管D2的陰極，隔離變壓器的副邊繞組Ns的異名端分別接第三整流二極管D3的陽極和第四整流二極管D4的陰極；第一整流二極管D1的陰極分別接第三整流二極管D3的陰極和濾波電感Lf的輸入端，濾波電感Lf的輸出端接濾波電容Cf的正端，濾波電容Cf的負(fù)端接第四整流二極管D4的陽極和第二整流二極管D2的陽極，第二整流二極管D2的陰極接第一整流二極管D1的陽極，第四整流二極管D4的陰極接第三整流二極管D3的陽極；還包括三電平支路2，所述三電平支路2包括第五功率開關(guān)管S5和第六功率開關(guān)管S6 ;第五功率開關(guān)管S5的漏極接輸入分壓電容電路I的中端，第五功率開關(guān)管S5的源極接第六功率開關(guān)管S6的源極，第六功率開關(guān)管S6的漏極接隔離變壓器的原邊繞組Np的同名端。如圖2所示，所述的低壓寬輸入三電平全橋變換器的控制方法，將采樣的低壓寬輸入三電平全橋變換器的輸出電壓U。與給定的基準(zhǔn)電壓Ur經(jīng)過電壓環(huán)調(diào)節(jié)器后得到調(diào)節(jié)信號(hào)Ue;將鋸齒波發(fā)生器產(chǎn)生的第一鋸齒波載波信號(hào)經(jīng)過直流偏置電路得到第二鋸齒波載波信號(hào)；當(dāng)?shù)蛪簩捿斎肴娖饺珮蜃儞Q器處于三電平模式，將所述調(diào)節(jié)信號(hào)Ue與第一鋸齒波載波信號(hào)依次經(jīng)過第一比較器、第一邏輯開關(guān)產(chǎn)生電路分別得到第三功率開關(guān)管S3和第四功率開關(guān)管S4的開關(guān)信號(hào)，將第三功率開關(guān)管S3的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過第三驅(qū)動(dòng)電路 得到第三功率開關(guān)管S3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，將第四功率開關(guān)管S4的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過第四驅(qū)動(dòng)電路得到第四功率開關(guān)管S4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述第三功率開關(guān)管S3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)與第四功率開關(guān)管S4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為180°互補(bǔ)信號(hào)即第三功率開關(guān)管S3與第四功率開關(guān)管S4180°互補(bǔ)導(dǎo)通關(guān)斷；將所述調(diào)節(jié)信號(hào)Ue與第二鋸齒波載波信號(hào)依次經(jīng)過第二比較器、第二邏輯開關(guān)產(chǎn)生電路分別得到第一功率開關(guān)管S1和第二功率開關(guān)管S2的開關(guān)信號(hào)，將第一功率開關(guān)管S1的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過第一驅(qū)動(dòng)電路得到第一功率開關(guān)管S1的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)即第一功率開關(guān)管S1為PWM調(diào)制，將第二功率開關(guān)管S2的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過第二驅(qū)動(dòng)電路得到第二功率開關(guān)管S2的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)即第二功率開關(guān)管S2為PWM調(diào)制，將第一功率開關(guān)管S1的開關(guān)信號(hào)和第二功率開關(guān)管S2的開關(guān)信號(hào)分別經(jīng)過或門、反相器和第五驅(qū)動(dòng)電路得到第五功率開關(guān)管S5和第六功率開關(guān)管S6的驅(qū)動(dòng)信號(hào)且第五功率開關(guān)管S5和第六功率開關(guān)管S6同時(shí)導(dǎo)通關(guān)斷；當(dāng)?shù)蛪簩捿斎肴娖饺珮蜃儞Q器處于兩電平模式，將所述調(diào)節(jié)信號(hào)Ue與第一鋸齒波載波信號(hào)依次經(jīng)過第一比較器、第一邏輯開關(guān)產(chǎn)生電路分別得到第三功率開關(guān)管S3和第四功率開關(guān)管S4的開關(guān)信號(hào)，將第三功率開關(guān)管S3的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過第三驅(qū)動(dòng)電路得到第三功率開關(guān)管S3的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)即第三功率開關(guān)管S3為PWM調(diào)制，將第四功率開關(guān)管S4的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過第四驅(qū)動(dòng)電路得到第四功率開關(guān)管S4的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)即第四功率開關(guān)管S4為PWM調(diào)制；將所述調(diào)節(jié)信號(hào)Ue與第二鋸齒波載波信號(hào)依次經(jīng)過第二比較器、第二邏輯開關(guān)產(chǎn)生電路分別得到第一功率開關(guān)管S1和第二功率開關(guān)管S2的開關(guān)信號(hào)，將第一功率開關(guān)管S1的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過第一驅(qū)動(dòng)電路得到第一功率開關(guān)管S1的低電平驅(qū)動(dòng)信號(hào)即第一功率開關(guān)管S1常斷，將第二功率開關(guān)管S2的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過第二驅(qū)動(dòng)電路得到第二功率開關(guān)管S2的低電平驅(qū)動(dòng)信號(hào)即第二功率開關(guān)管S2常斷，將第一功率開關(guān)管S1的開關(guān)信號(hào)和第二功率開關(guān)管S2的開關(guān)信號(hào)分別經(jīng)過或門、反相器和第五驅(qū)動(dòng)電路得到第五功率開關(guān)管S5和第六功率開關(guān)管S6的高電平驅(qū)動(dòng)信號(hào)即第五功率開關(guān)管S5和第六功率開關(guān)管S6常通。本發(fā)明的適合低壓寬輸入三電平全橋變換器主電路由輸入分壓電容電路I、三電平支路2、第一橋臂支路3、第二橋臂支路4、隔離變壓器5、整流橋及濾波電路6組成。其中，分壓電容C1和C2容量很大且相等，其電壓均為輸入電源Uin的電壓U的一半，即Uel=Ue2=U/2，可看作電壓為U/2的電壓源?？刂品椒ㄈ缦虏豢紤]功率開關(guān)管之間的死區(qū)，延時(shí)和功率開關(guān)管的開關(guān)時(shí)間，第一功率開關(guān)管開關(guān)信號(hào)和第二功率開關(guān)管開關(guān)信號(hào)依次經(jīng)過或門和反相器得到第五、第六功率開關(guān)管的開關(guān)信號(hào)且第五、第六功率開關(guān)管同時(shí)導(dǎo)通關(guān)斷。存在三電平和兩電平2種工作模式，當(dāng)處于三電平工作模式時(shí)，第三功率開關(guān)管S3和第四功率開關(guān)管S4180°互補(bǔ)導(dǎo)通，第一功率開關(guān)管S1和第二功率開關(guān)管S2以PWM工作方式進(jìn)行工作；當(dāng)處于兩電平工作模式時(shí)，第一功率開關(guān)管S1和第二功率開關(guān)管S2常斷即占空比為O，第五功率開關(guān)管S5和第六功率開關(guān)管S6常通即占空比為1，第三功率開關(guān)管S3和第四功率開關(guān)管S4以PWM工作方式進(jìn)行工作。在三電平工作模式下，第一第二功率開關(guān)管S1和S2存在兩種開關(guān)模式一種是第一、第二功率開關(guān)管S1和S2分別與第四、第三功率開關(guān)管S4和S3同時(shí)關(guān)斷，即變壓器副邊整流電壓先出現(xiàn)1/2電平，后出現(xiàn)I電平；另一種是第一、第二功率開關(guān)管S1和S2分別與第四、第三功率開關(guān)管S4和S3同時(shí)開通，即變壓器副邊整流電壓先出現(xiàn)I電平，后出現(xiàn)1/2電平。以第一種功率開關(guān)管S1和S2的開關(guān)模式為例,結(jié)合圖5 圖6敘述本發(fā)明三電平模式下的具體工作原理。由圖3可知整個(gè)變換器在I個(gè)開關(guān)周期有4種開關(guān)模態(tài)，分別是Ltci以前]、[t0,tj、[t1； t2]、[t2, t3],其中Iitci以前，tj為前半周期，Iit1, t3]為后半周期。下面對(duì)各開關(guān)模態(tài)的工作情況進(jìn)行具體分析。 在分析之前，作如下假設(shè)①所有功率開關(guān)管和二極管均為理想器件，不考慮開關(guān)時(shí)間，導(dǎo)通壓降；②所有電感、電容和變壓器均為理想元件，Ns/NP=n。I開關(guān)模態(tài)I Etci以前][對(duì)應(yīng)于圖5]t0以前，第四、第五、第六功率開關(guān)管S4、S5、S6導(dǎo)通，其它功率開關(guān)管關(guān)斷。AB兩點(diǎn)間電壓為Uab = nU/2。第一、第二功率開關(guān)管S1和S2承受的電壓都為U/2，第三功率開關(guān)管S3承受的電壓為U。副邊第一第四整流二極管D1和D4導(dǎo)通，第二、第三整流二極管D2和D3截止。原邊向副邊傳遞能量。2.開關(guān)模態(tài)2 [t。，tj [對(duì)應(yīng)于圖6]t0時(shí)刻關(guān)斷第五、第六功率開關(guān)管S5和S6,第一功率開關(guān)管S1導(dǎo)通，第四功率開關(guān)管S4維持導(dǎo)通。第五功率開關(guān)管S5的反并聯(lián)二極管Ds5導(dǎo)通，第六功率開關(guān)管S6承受的電壓為U/2,第二、第三功率開關(guān)管S2和S3承受的電壓都為U。Uab電壓上升到nU。原邊向副邊傳遞能量。此后第三、第五、第六功率開關(guān)管S3、S5、S6導(dǎo)通，其它功率開關(guān)管關(guān)斷，原邊給副邊提供能量。變換器開始另一半周期工作。由圖4可知在兩電平工作模式下整個(gè)變換器在I個(gè)開關(guān)周期有4種開關(guān)模態(tài)，分別是[tQ以前]、[t0, tj、[t1； t2]、[t2, t3],其中[tQ以前，tj為前半周期，[t1; t3]為后半周期。下面對(duì)各開關(guān)模態(tài)的工作情況進(jìn)行具體分析。I開關(guān)模態(tài)I Ltci以前][對(duì)應(yīng)于圖5]h以前，同三電平模式下的開關(guān)模態(tài)I。2.開關(guān)模態(tài)2 [t0, tj [對(duì)應(yīng)于圖7]h時(shí)刻關(guān)斷S4,功率開關(guān)管Sp S2、S3和S4承受的電壓都為U/2。Uab電壓下降到零，副邊第一至第四整流二極管D1I4導(dǎo)通，副邊續(xù)流。此后第三功率開關(guān)管S3導(dǎo)通，原邊給副邊提供能量。變換器開始另一半周期工作。
權(quán)利要求
1.一種低壓寬輸入三電平全橋變換器,包括輸入分壓電容電路(I)、第一橋臂支路(3)、第二橋臂支路(4)、隔離變壓器(5)和整流濾波電路(6)，其中輸入分壓電容電路(I)包括輸入電源(Uin)、第一輸入分壓電容(C1)和第二輸入分壓電容(C2),第一橋臂支路(3)包括第一功率開關(guān)管(S1)和第二功率開關(guān)管(S2)，第二橋臂支路(4)包括第三功率開關(guān)管(S3)和第四功率開關(guān)管(S4)，隔離變壓器(5)包括原邊繞組(Np)和副邊繞組(Ns)，整流濾波電路(6)包括四個(gè)整流二極管即第一整流二極管(D1)至第四整流二極管(D4)、濾波電感(Lf)和濾波電容(Cf);輸入電源(Uin)的正極連接第一輸入分壓電容(C1)的正端構(gòu)成輸入分壓電容電路(I)的正輸出端，輸入電源(Uin)的負(fù)極連接第二輸入分壓電容(C2)的負(fù)端構(gòu)成輸入分壓電容電路(I)的負(fù)輸出端，第一輸入分壓電容(C1)的負(fù)端連接第二輸入分壓電容(C2)的正端構(gòu)成輸入分壓電容電路(I)的中端；第一功率開關(guān)管(S1)的漏極連接輸入分壓電容電路(I)的正輸出端，第二功率開關(guān)管(S2)的源極連接輸入分壓電容電路(I)的負(fù)輸出端；第三功率開關(guān)管(S3)的漏極連接輸入分壓電容電路(I)的正輸出端，第四功率開關(guān)管(S4)的源極連接輸入分壓電容電路(I)的負(fù)輸出端；隔離變壓器的原邊繞組(Np)的同名端分別接第一功率開關(guān)管(S1)的源極和第二功率開關(guān)管(S2)的漏極，隔離變壓器的原邊繞組(Np)的異名端分別接第三功率開關(guān)管(S3)的源極和第四功率開關(guān)管(S4)的漏極，隔離變壓器的副邊繞組(Ns)的同名端分別接第一整流二極管(D1)的陽極和第二整流二極管(D2)的陰極，隔離變壓器的副邊繞組(Ns)的異名端分別接第三整流二極管(D3)的陽極和第四整流二極管(D4)的陰極；第一整流二極管(D1)的陰極分別接第三整流二極管(D3)的陰極和濾波電感(Lf)的輸入端，濾波電感(Lf)的輸出端接濾波電容(Cf)的正端，濾波電容(Cf)的負(fù)端接第四整流二極管(D4)的陽極和第二整流二極管(D2)的陽極，第二整流二極管(D2)的陰極接第一整流二極管(D1)的陽極，第四整流二極管(D4)的陰極接第三整流二極管(D3)的陽極； 其特征在于還包括三電平支路(2 )，所述三電平支路(2 )包括第五功率開關(guān)管(S5)和第六功率開關(guān)管(S6);第五功率開關(guān)管(S5)的漏極接輸入分壓電容電路(I)的中端，第五功率開關(guān)管(S5)的源極接第六功率開關(guān)管(S6)的源極，第六功率開關(guān)管(S6)的漏極接隔離變壓器的原邊繞組(Np)的同名端。
2.一種基于權(quán)利要求I所述的低壓寬輸入三電平全橋變換器的控制方法，其特征在于將米樣的低壓寬輸入三電平全橋變換器的輸出電壓(U0)與給定的基準(zhǔn)電壓(ip經(jīng)過電壓環(huán)調(diào)節(jié)器后得到調(diào)節(jié)信號(hào)(Ue);將鋸齒波發(fā)生器產(chǎn)生的第一鋸齒波載波信號(hào)經(jīng)過直流偏置電路得到第二鋸齒波載波信號(hào)； 當(dāng)?shù)蛪簩捿斎肴娖饺珮蜃儞Q器處于三電平模式，將所述調(diào)節(jié)信號(hào)(Ue)與第一鋸齒波載波信號(hào)依次經(jīng)過第一比較器、第一邏輯開關(guān)產(chǎn)生電路分別得到第三功率開關(guān)管(S3)和第四功率開關(guān)管(S4)的開關(guān)信號(hào)，將第三功率開關(guān)管(S3)的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過第三驅(qū)動(dòng)電路得到第三功率開關(guān)管(S3)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，將第四功率開關(guān)管(S4)的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過第四驅(qū)動(dòng)電路得到第四功率開關(guān)管(S4)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述第三功率開關(guān)管(S3)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)與第四功率開關(guān)管(S4)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為180°互補(bǔ)信號(hào)即第三功率開關(guān)管(S3)與第四功率開關(guān)管(S4) 180°互補(bǔ)導(dǎo)通關(guān)斷；將所述調(diào)節(jié)信號(hào)(Ue)與第二鋸齒波載波信號(hào)依次經(jīng)過第二比較器、第二邏輯開關(guān)產(chǎn)生電路分別得到第一功率開關(guān)管(S1)和第二功率開關(guān)管(S2)的開關(guān)信號(hào)，將第一功率開關(guān)管(S1)的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過第一驅(qū)動(dòng)電路得到第一功率開關(guān)管(S1)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)即第一功率開關(guān)管(S1)為PWM調(diào)制，將第二功率開關(guān)管(S2)的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過第二驅(qū)動(dòng)電路得到第二功率開關(guān)管(S2)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)即第二功率開關(guān)管(S2)為PWM調(diào)制，將第一功率開關(guān)管(S1)的開關(guān)信號(hào)和第二功率開關(guān)管(S2)的開關(guān)信號(hào)分別經(jīng)過或門、反相器和第五驅(qū)動(dòng)電路得到第五功率開關(guān)管(S5)和第六功率開關(guān)管(S6)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)且第五功率開關(guān)管(S5)和第六功率開關(guān)管(S6)同時(shí)導(dǎo)通關(guān)斷； 當(dāng)?shù)蛪簩捿斎肴娖饺珮蜃儞Q器處于兩電平模式，將所述調(diào)節(jié)信號(hào)(Ue)與第一鋸齒波載波信號(hào)依次經(jīng)過第一比較器、第一邏輯開關(guān)產(chǎn)生電路分別得到第三功率開關(guān)管(S3)和第四功率開關(guān)管(S4)的開關(guān)信號(hào)，將第三功率開關(guān)管(S3)的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過第三驅(qū)動(dòng)電路得到第三功率開關(guān)管(S3)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)即第三功率開關(guān)管(S3)為PWM調(diào)制，將第四功率開關(guān)管(S4)的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過第四驅(qū)動(dòng)電路得到第四功率開關(guān)管(S4)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)即第四功率開關(guān)管(S4)為PWM調(diào)制；將所述調(diào)節(jié)信號(hào)(Ue)與第二鋸齒波載波信號(hào)依次經(jīng)過第二比較器、第二邏輯開關(guān)產(chǎn)生電路分別得到第一功率開關(guān)管(S1)和第二功率開關(guān)管(S2)的開關(guān)信號(hào)，將第一功率開關(guān)管(S1)的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過第一驅(qū)動(dòng)電路得到第一功率開關(guān)管(S1)的低電平驅(qū)動(dòng)信號(hào)即第一功率開關(guān)管(S1)常斷，將第二功率開關(guān)管(S2)的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過第二驅(qū)動(dòng) 電路得到第二功率開關(guān)管(S2)的低電平驅(qū)動(dòng)信號(hào)即第二功率開關(guān)管(S2)常斷，將第一功率開關(guān)管(S1)的開關(guān)信號(hào)和第二功率開關(guān)管(S2)的開關(guān)信號(hào)分別經(jīng)過或門、反相器和第五驅(qū)動(dòng)電路得到第五功率開關(guān)管(S5)和第六功率開關(guān)管(S6)的高電平驅(qū)動(dòng)信號(hào)即第五功率開關(guān)管(S5)和第六功率開關(guān)管(S6)常通。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種低壓寬輸入三電平全橋變換器及其控制方法，所述變換器由輸入分壓電容電路、三電平支路、第一和第二橋臂支路、隔離變壓器、整流橋及濾波電路組成。所述控制方法第一功率開關(guān)管開關(guān)信號(hào)和第二功率開關(guān)管開關(guān)信號(hào)依次經(jīng)過或門和反相器得到第五、第六功率開關(guān)管的開關(guān)信號(hào)且第五、第六功率開關(guān)管同時(shí)導(dǎo)通、關(guān)斷，當(dāng)處于三電平工作模式時(shí)，第三、第四功率開關(guān)管180°互補(bǔ)導(dǎo)通，第一第二功率開關(guān)管PWM調(diào)制；當(dāng)處于兩電平工作模式時(shí)，第一、第二功率開關(guān)管常斷，第五、第六功率開關(guān)管常通，第三、第四功率開關(guān)管PWM工作。本發(fā)明適合于低壓寬輸入的場(chǎng)合，輸出整流波形的高頻分量小，減小了輸出濾波器的體積和重量。
文檔編號(hào)H02M3/28GK102969898SQ20121049866
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者姚志壘, 胡國文, 沈翠鳳, 顧春雷, 孫宏國, 陳沖 申請(qǐng)人:鹽城工學(xué)院