一種三電平模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu)及并聯(lián)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子變流技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種三電平模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu)及并聯(lián)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]三電平橋臂包括I型和T型,眾所周知,I型三電平橋臂的優(yōu)勢是所有的開關(guān)耐壓等級都為直流電壓一半,所以其開關(guān)損耗較低,然而它的正負(fù)電平因為電流經(jīng)過兩個IGBT,所以其導(dǎo)通損耗較高。T型則恰好相反,它的正負(fù)電平電流只流經(jīng)I個IGBT,所以其導(dǎo)通損耗較低,但是其缺點是上下開關(guān)管IGBT耐壓等于直流電壓,所以其開關(guān)損耗相對較高,限制了其開關(guān)頻率的提升。
[0003]傳統(tǒng)的三電平模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu)為通過I型三電平橋臂并聯(lián)或通過T型三電平橋臂并聯(lián);圖la、Ib所示為傳統(tǒng)的三電平橋臂并聯(lián)模式,其中Ia通過I型三電平橋臂并聯(lián),而Ib通過T型三電平橋臂并聯(lián)。這兩種并聯(lián)模式仍然存在以上描述的I型和T型的缺點。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題,提出一種三電平模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu)及并聯(lián)方法,其包括拓?fù)浜涂刂苾刹糠?,結(jié)合了 I型和I型兩種三電平橋臂的優(yōu)點,降低了開關(guān)損耗的同時,也降低了導(dǎo)通損耗。
[0005]為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明提供一種三電平模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu),其包括:一個或多個并聯(lián)單元,每個所述并聯(lián)單元包括型三電平橋臂,T型三電平橋臂;其中:
[0007]所述I型三電平橋臂與所述T型三電平橋臂并聯(lián)連接;
[0008]當(dāng)包括多個所述并聯(lián)單元時,所述并聯(lián)單元并聯(lián)連接。
[0009]較佳地,所述I型三電平橋臂的外管為CoolMosfet。
[0010]較佳地,所述三電平模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu)還連接有CPU。
[0011]較佳地,所述CPU通過PffM控制與所述三電平模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu)相連。
[0012]本發(fā)明還提供一種三電平橋臂并聯(lián)方法,其包括以下步驟:
[0013]Sll:控制I型三電平橋臂先開后關(guān),實現(xiàn)T型三電平橋臂的上下高壓管的軟開關(guān);
[0014]S12:當(dāng)三電平橋臂進入穩(wěn)定后,由I型三電平橋臂和T型三電平橋臂并聯(lián)構(gòu)成電流通道。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下有益效果:
[0016]本發(fā)明提供的三電平模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu)及并聯(lián)方法通過控制I型模塊先開后關(guān),實現(xiàn)T型三電平模塊上下高壓管的軟開關(guān),從而避免了 T型三電平橋臂開關(guān)損耗大的缺點;另外一方面,當(dāng)橋臂進入穩(wěn)定后,由I型模塊和T型模塊并聯(lián)構(gòu)成電流通道,從而能夠減少I型三電平導(dǎo)通損耗大的缺點;結(jié)合了傳統(tǒng)的I型和T型三電平橋臂的優(yōu)點,既有效降低了開關(guān)損耗,同時也有效降低了導(dǎo)通損耗。
【附圖說明】
[0017]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述,本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0018]圖1a為現(xiàn)有的通過I型三電平橋臂并聯(lián)的三電平橋臂并聯(lián)模式示意圖;
[0019]圖1b為現(xiàn)有的通過T型三電平橋臂并聯(lián)的三電平橋臂并聯(lián)模式示意圖;
[0020]圖2為本發(fā)明的三電平模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0021]圖3為本發(fā)明的實施例2的三電平模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0022]圖4a為本發(fā)明的三電平模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu)的正電平狀態(tài)圖;
[0023]圖4b為本發(fā)明的三電平模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu)的過渡過程狀態(tài)圖;
[0024]圖4c為本發(fā)明的三電平模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu)的零電平狀態(tài)圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明,但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是,對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下,還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0026]實施例1:
[0027]本實施例詳細(xì)描述本發(fā)明的三電平模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示,包括:并聯(lián)單元,并聯(lián)單元由相互并聯(lián)的I型三電平橋臂和T型三電平橋臂組成。
[0028]不同實施例中,并聯(lián)單元的數(shù)量可以為一個或多個。
[0029]本實施例,由6 只 IGBT(1-2、1-3、T-1、T-2、T-3、T_4),2 只 CoolMosfet (1-1、1-4),2只功率二極管(D^D2)和2只電容(C^C2)組成。
[0030]如圖2所示,節(jié)點I連接(^的陽極、1-1的漏極、T-1的漏極;節(jié)點2連接1_1的源極、1-2的漏極、Di的陰極;節(jié)點3(中性點)連接Cl的陰極、C2的陽極、Dl的陽極、D2的陰極、T-3的源極;節(jié)點4連接D2的陽極、1-3的源極、1-4的漏極;節(jié)點5連接1_2的源極、1-3的漏極T-1的源極、T-2的源極、T-4的漏極。
[0031]當(dāng)橋臂輸出正電平時,1-1、1-2、T-1導(dǎo)通;當(dāng)橋臂輸出零電平時,Dl、1-2、T-2、T-3導(dǎo)通。當(dāng)橋臂輸出從正電平轉(zhuǎn)化為零電平的過渡過程中,1-1、1-2導(dǎo)通。
[0032]實施例2:
[0033]本實施例以三個并聯(lián)單元為例,如圖3所示,三個并聯(lián)單元之間互相并聯(lián)組成并聯(lián)模塊,并聯(lián)模塊與一 CPU相連,CPU通過PffM控制技術(shù)來控制并聯(lián)模塊的工作過程。
[0034]本實施例中,節(jié)點I連接三個橋臂中的1-1的漏極、三個橋臂中的T-1的漏極、Cl的陽極、電壓源的正極;節(jié)點2連接三個橋臂中的中性點N1、N2、N3,其中每個中性點連接的器件在實施例1中有詳細(xì)說明;節(jié)點3連接三個橋臂中的1-4的源極、三個橋臂中的T-4的漏極、C2的陰極、電壓源的負(fù)極。
[0035]三個橋臂的輸出a、b、c經(jīng)過濾波后可得到三相交流電。
[0036]主電路中各傳感器和采樣電路將采樣信號傳遞給CPU處理,CPU發(fā)PffM波經(jīng)過驅(qū)動電路來產(chǎn)生驅(qū)動波形,從而控制主電路中各個功率管的通斷。
[0037]通過本實施例的并聯(lián)模塊可以實現(xiàn)系統(tǒng)損耗的有效降低,從而提高了系統(tǒng)的傳輸效率。
[0038]實施例3:
[0039]本實施例詳細(xì)描述本發(fā)明的三電平橋臂并聯(lián)方法,其包括以下步驟:
[0040]Sll:控制I型三電平橋臂先開后關(guān),實現(xiàn)T型三電平橋臂的上下高壓管的軟開關(guān);
[0041]S12:當(dāng)三電平橋臂進入穩(wěn)定后,由I型三電平橋臂和T型三電平橋臂并聯(lián)構(gòu)成電流通道。
[0042]本實施例通過控制I型三電平橋臂先開后關(guān),實現(xiàn)T型三電平橋臂上下高壓管的軟開關(guān),從而避免了 T型三電平橋臂開關(guān)損耗大的缺點。另外一方面,當(dāng)橋臂進入穩(wěn)定后,由I型三電平橋臂和T型三電平橋臂并聯(lián)構(gòu)成電流通道,從而能夠減少I型三電平導(dǎo)通損耗大的缺點。
[0043]以正半周正電平和零電平的轉(zhuǎn)換為例,如圖4a、圖4b、圖4c所示,首先假設(shè)系統(tǒng)處于正電平,如圖4a所示,I型和T型三電平橋臂并聯(lián)導(dǎo)通電流,因為T型為一個開關(guān)IGBT導(dǎo)通,所以總的導(dǎo)通損耗顯然比單用I型并聯(lián)時候低。進行狀態(tài)轉(zhuǎn)換時,首先,關(guān)斷T型三電平橋臂的上管T-1,此時因為I型的兩個上管1-1、1-2仍然處于導(dǎo)通狀態(tài),所以T型上管T-1是零電壓關(guān)斷。T-1關(guān)斷后形成了過渡狀態(tài),如圖4b所示,之后再關(guān)斷I型三電平1-1,開通1-3,形成零電平狀態(tài),如圖4c所示。同樣,因為正半周1-2始終是導(dǎo)通的,所以T-3也實現(xiàn)了零電壓開通。同理可分析從零電平轉(zhuǎn)換到正電平的情況,以及負(fù)電平和零電平之間的轉(zhuǎn)換情況??梢钥闯觯械拈_關(guān)損耗都由I型三電平橋臂的外管來承擔(dān),因為本實施例中采用了 CoolMosfet作為I型三電平橋臂的外管(圖4a、圖4b、圖4c中1_1、1_4),而CoolMosfet的開關(guān)性能十分優(yōu)越,所以總體來說,并聯(lián)橋臂的開關(guān)損耗被降低了。
[0044]此處公開的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例,本說明書選取并具體描述這些實施例,是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實際應(yīng)用,并不是對本發(fā)明的限定。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在說明書范圍內(nèi)所做的修改和變化,均應(yīng)落在本發(fā)明所保護的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種三電平模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu),其特征在于,包括:一個或多個并聯(lián)單元,每個所述并聯(lián)單元包括型三電平橋臂,T型三電平橋臂;其中: 所述I型三電平橋臂與所述T型三電平橋臂并聯(lián)連接; 當(dāng)包括多個所述并聯(lián)單元時,所述并聯(lián)單元并聯(lián)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三電平模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu),其特征在于,所述I型三電平橋臂的外管為 CoolMosfet。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三電平模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu),其特征在于,所述三電平模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu)還連接有CPU。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的,其特征在于,所述CPU通過PffM控制與所述三電平模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu)相連。5.一種三電平橋臂并聯(lián)方法,其特征在于,包括以下步驟:511:控制I型三電平橋臂先開后關(guān),實現(xiàn)T型三電平橋臂的上下高壓管的軟開關(guān);512:當(dāng)三電平橋臂進入穩(wěn)定后,由I型三電平橋臂和T型三電平橋臂并聯(lián)構(gòu)成電流通道。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三電平模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu)及并聯(lián)方法,該并聯(lián)結(jié)構(gòu)由一個或多個并聯(lián)單元并聯(lián)組成,每個并聯(lián)單元由I型三電平橋臂和T型三電平橋臂并聯(lián)組成。該并聯(lián)方法包括:控制I型三電平橋臂先開后關(guān),實現(xiàn)T型三電平橋臂的上下高壓管的軟開關(guān);當(dāng)三電平橋臂進入穩(wěn)定后,由I型三電平橋臂和T型三電平橋臂并聯(lián)構(gòu)成電流通道。本發(fā)明的三電平模塊并聯(lián)結(jié)構(gòu)及并聯(lián)方法,結(jié)合了I型和T型橋臂的優(yōu)點,既降低了開關(guān)損耗,也降低了導(dǎo)通損耗。
【IPC分類】H02M7/483, H02M7/493
【公開號】CN105207510
【申請?zhí)枴緾N201510590000
【發(fā)明人】王勇, 李驕陽, 馮亞東, 李鋼
【申請人】上海交通大學(xué), 南京南瑞繼保電氣有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年9月16日