本實(shí)用新型涉及電能轉(zhuǎn)換設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種六開關(guān)變換器拓?fù)洹?/p>

背景技術(shù)：

圖1所示的雙逆變輸出變換器是工業(yè)應(yīng)用中不可或缺的電力電子設(shè)備，廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、高速列車、電動(dòng)汽車、大型不間斷電源（UPS）、新能源發(fā)電等領(lǐng)域。然而，隨著變換器功率的增大，功率開關(guān)管的開關(guān)頻率的提高以及應(yīng)用環(huán)境的惡劣程度不斷加強(qiáng)，對(duì)于變換器的可控性、穩(wěn)定性以及輸出的電平數(shù)等提出了更高的要求，是當(dāng)前電力電子變換器領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)問題。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本實(shí)用新型的目的在于提供一種六開關(guān)變換器拓?fù)?，旨在解決現(xiàn)有變換器輸出電平數(shù)及母線電壓利用率不足的問題。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取了以下技術(shù)方案：

一種六開關(guān)變換器拓?fù)?，其中，包括：直流輸入電源，第一至第六個(gè)模塊電路以及電壓輸出端；

所述直流輸入電源通過以預(yù)定控制方式進(jìn)行控制的，由所述模塊電路組成的功率單元，在電壓輸出端形成目標(biāo)輸出電壓；所述模塊電路對(duì)應(yīng)設(shè)置在六開關(guān)變換器拓?fù)涞拈_關(guān)管位置中；

所述模塊電路包括依次連接的模塊電路輸入電源，功率電路以及輸出端口；所述模塊電路至少具有輸出端口電壓為正向輸入電源電壓、反向輸入電壓電壓以及零電勢(shì)的電路模態(tài)。

所述的六開關(guān)變換器拓?fù)洌渲?，所述功率電路包括：不帶有反向二極管的第一功率開關(guān)管，一對(duì)帶有反向二極管的第二功率開關(guān)管、第三功率開關(guān)管以及功率二極管；

所述第一功率開關(guān)管的源極和第二功率開關(guān)管的源極連接，連接處引出輸出端口的第一端；

所述功率二極管的正極與第三功率開關(guān)管的漏極連接，連接處引出輸入端口的第二端；

所述第一功率開關(guān)管的漏極及第三功率開關(guān)管的源極與模塊電路輸入電源的正極連接；所述第二功率開關(guān)管的漏極及功率二極管的負(fù)極與模塊電路輸入電源的負(fù)極連接。

所述的六開關(guān)變換器拓?fù)洌渲?，所述模塊電路包括5個(gè)電路模態(tài)，分別為：

第一功率開關(guān)管導(dǎo)通，第二功率開關(guān)管截止，第三功率開關(guān)管截止，功率二極管導(dǎo)通，反向二極管截止的第一電路模態(tài)；

第一功率開關(guān)管截止，第二功率開關(guān)管導(dǎo)通，第三功率開關(guān)管導(dǎo)通，功率二極管截止，反向二極管截止的第二電路模態(tài)；

第一功率開關(guān)管截止，第二功率開關(guān)管導(dǎo)通，第三功率開關(guān)管截止，功率二極管導(dǎo)通，反向二極管截止的第三電路模態(tài)；

第一功率開關(guān)管導(dǎo)通，第二功率開關(guān)管截止，第三功率開關(guān)管導(dǎo)通，功率二極管截止，反向二極管截止的第四電路模態(tài)；以及

第一功率開關(guān)管截止，第二功率開關(guān)管截止，第三功率開關(guān)管截止，功率二極管截止，反向二極管導(dǎo)通的第五電路模態(tài)。

所述的六開關(guān)變換器拓?fù)洌渲?，所述電壓輸出端包括第一電壓輸出端和第二電壓輸出端?/p>

所述第一電壓輸出端從第一模塊電路和第三模塊電路的連接處以及第二模塊電路和第四模塊電路的連接處引出；

所述第二電壓輸出端從第三模塊電路和第五模塊電路的連接處以及第四模塊電路和第六模塊電路的連接處引出。

有益效果：本實(shí)用新型提供的一種六開關(guān)變換器拓?fù)?，通過使用具有多個(gè)電路模態(tài)的模塊電路替代原變換器中的功率開關(guān)管，可以對(duì)模塊電路采用特定的控制，控制模塊電路進(jìn)入不同的電路模態(tài)，有效的提高了對(duì)于母線的直流電壓利用率并且增加了輸出端能夠輸出的電平數(shù)，具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的變換器的拓?fù)鋱D。

圖2為本實(shí)用新型具體實(shí)施例的模塊電路的拓?fù)鋱D。

圖3為本實(shí)用新型具體實(shí)施例的六開關(guān)變換器拓?fù)鋱D。

圖4為圖3所示的六開關(guān)變換器的多電平輸出波形圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型提供一種六開關(guān)變換器拓?fù)洹槭贡緦?shí)用新型的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

如圖3所示，為本實(shí)用新型具體實(shí)施例的一種六開關(guān)變換器拓?fù)?。其包括：直流輸入電?00，6個(gè)作為功率元件的模塊電路（200-205）以及電壓輸出端300。

所述第一至第六模塊電路用于作為功率元件，替代原有變換器中的功率開關(guān)管。即所述第一至第六模塊電路對(duì)應(yīng)設(shè)置在六開關(guān)變換器拓?fù)涞拈_關(guān)管位置。

其中，如圖2所示，所述模塊電路包括：模塊電路輸入電源U1，功率電路210以及輸出端口OUT1，三者之間可以依次連接，實(shí)現(xiàn)不同的工作模態(tài)。所述模塊電路200至少具有輸出端口OUT1電壓為正向輸入電源電壓+U、反向輸入電壓電壓-U以及零電勢(shì)0的電路模態(tài)。

與現(xiàn)有的開關(guān)管僅有導(dǎo)通和截止兩種狀態(tài)不同的是，模塊電路能夠提供的多種不同的電路模態(tài)。在多個(gè)模塊電路組合后，可以通過符合實(shí)際使用需求的控制方式，控制模塊電路之間相互配合，可以在變換器輸出端形成更多的電平數(shù)并且提高對(duì)于母線上直流電壓的利用率。

與現(xiàn)有的變換器相類似地，所述直流輸入電源100通過以預(yù)定控制方式進(jìn)行控制的，由所述模塊電路組成的功率單元400（替代原有的功率開關(guān)管），在電壓輸出端300形成目標(biāo)輸出電壓。

具體的，如圖2所示，所述功率電路可以包括：不帶有反向二極管的第一功率開關(guān)管S1，一對(duì)帶有反向二極管（D2和D3）的第二及第三功率開關(guān)管（S2和S3）以及功率二極管D1。

其中，所述第一功率開關(guān)管S1的源極和第二功率開關(guān)管S2的源極連接，連接處b引出輸出端口的第一端；所述功率二極管D1的正極與第三功率開關(guān)管S3的漏極連接，連接處c引出輸入端口的第二端。

所述第一功率開關(guān)管S1的漏極及第三功率開關(guān)管S3的源極與模塊電路輸入電源U1的正極連接；所述第二功率開關(guān)管S2的漏極及功率二極管D1的負(fù)極與模塊電路輸入電源U1的負(fù)極連接。

更具體的，在本實(shí)施例中，圖2所示的模塊電路具體包括有5個(gè)電路模態(tài)，其具體電路模態(tài)工作情況及開關(guān)狀態(tài)如下：

第一電路模態(tài)：第一功率開關(guān)管S1導(dǎo)通，第二及第三功率開關(guān)管S2和S3截止，功率二極管D1導(dǎo)通，反向二極管D2和D3截止。第一電路模態(tài)的工作情況具體為：電流由b點(diǎn)流入，經(jīng)過功率開關(guān)管S1到a點(diǎn)，然后流過U1對(duì)電源充電，再經(jīng)過二極管D1到達(dá)c點(diǎn)。此時(shí)，模塊電路的輸出端口的端口電壓為+U，處于電源充電狀態(tài)。

第二電路模態(tài)：第一功率開關(guān)管S1截止，第二及第三功率開關(guān)管S2和S3導(dǎo)通，功率二極管D1截止，反向二極管D2和D3截止。第二電路模態(tài)的工作情況具體為：電流由b點(diǎn)流入，經(jīng)過功率開關(guān)管S2到d點(diǎn)，然后留過U1對(duì)電源放電，再經(jīng)過功率開關(guān)管S3到達(dá)c點(diǎn)。此時(shí)，模塊電路的輸出端口的端口電壓為-U，處于電源充電狀態(tài)。

第三電路模態(tài)：第一功率開關(guān)管S1截止，第二功率開關(guān)管S2導(dǎo)通，第三功率開關(guān)管S3截止，功率二極管D1導(dǎo)通，反向二極管D2和D3截止。第三電路模態(tài)的工作情況具體為：電流由b點(diǎn)流入，經(jīng)過功率開關(guān)管S2到d點(diǎn)，再經(jīng)過二極管D1到達(dá)c點(diǎn)。此時(shí)，模塊電路的輸出端口的端口電壓為0，處于電源旁路狀態(tài)。

第四電路模態(tài)：第一功率開關(guān)管S1導(dǎo)通，第二功率開關(guān)管S2截止，第三功率開關(guān)管S3導(dǎo)通，功率二極管D1截止，反向二極管D2和D3截止。第四電路模態(tài)的工作情況具體為：電流由b點(diǎn)流入，經(jīng)過功率開關(guān)管S1到a點(diǎn)，再經(jīng)過功率開關(guān)管S3到達(dá)c點(diǎn)。此時(shí)，模塊電路的輸出端口的端口電壓為-U，處于電源充電狀態(tài)。

第五電路模態(tài)：第一功率開關(guān)管S1截止，第二和第三功率開關(guān)管S2和S3截止，功率二極管D1截止，反向二極管D2和D3導(dǎo)通。第五電路模態(tài)的工作情況具體為：電流由c點(diǎn)流入，經(jīng)過二極管D3到a點(diǎn)，然后流過U1對(duì)電源充電，再經(jīng)過二極管D2到達(dá)b點(diǎn)。此時(shí)，模塊電路的輸出端口的端口電壓為0，處于電源旁路狀態(tài)。

具體的，如圖3所示，所述電壓輸出端包括第一電壓輸出端OUTA和第二電壓輸出端OUTB。

其中，所述第一電壓輸出端OUTA的兩端分別從第一模塊電路200和第三模塊電路202的連接處以及第二模塊電路201和第四模塊電路203的連接處引出；

所述第二電壓輸出端OUTB的兩端分別從第三模塊電路202和第五模塊電路204的連接處以及第四模塊電路203和第六模塊電路205的連接處引出。

根據(jù)以上描述，通過對(duì)6個(gè)模塊電路執(zhí)行合適的控制后，可以獲得在直流輸入電壓為100V的情況下，雙輸出端OUTA和OUTB的輸出電壓波形圖（圖4）。

與現(xiàn)有的雙逆變輸出變換器相比，本實(shí)用新型實(shí)施例的變換器拓?fù)涞哪妇€的直流電壓利用率是原有變換器的4倍，而且輸出的電平數(shù)從原來的3電平增加為9電平（由于模塊電路輸出多個(gè)不同輸出端口電壓），有效的提高了該變換器拓?fù)涞南到y(tǒng)性能，總諧波畸變率（THD）得到了很好的控制，具有良好的應(yīng)用效果。

可以理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及本實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。