一种五电平变换器的均压电路制造技术

本实用新型专利技术提供了一种五电平变换器的均压电路，涉及电力电子技术领域。直流电容组Ⅱ中的四个电容分别串联组成电容对，辅助均压电路Ⅰ中的五开关器件分别串联组成开关对；均压电容CAS的正端接包括开关器件A2组成的开关对之间，均压电容CAS的负端接入包括开关器件A4组成的开关对之间；电容CA1的正端与开关器件A1的一端相连，负端与开关器件A1的另一端相连；电容CA4的负端与开关器件A6的一端相连，正端与开关器件A6的另一端相连；包括开关器件A2的开关对的一端与均压电感LA1相连，另一端与电容CA2的负端相连；开关器件A4和开关器件A5组成的开关对的一端与均压电感LA2相连，另一端与电容CA3的正端相连；两开关对的中点接出与均压电容CAS的两端相连。 1

A voltage sharing circuit for five level converters

The utility model provides a voltage equalizing circuit for a five level converter, which relates to the field of power electronics. The four capacitors in the DC capacitor group II are connected in series to form a capacitor pair, and the five switch devices in the auxiliary mean voltage circuit I consist of the switch pairs in series; the positive end connection of the voltage sharing CAS includes the switch pairs composed of the switch device A2, and the negative end of the voltage sharing CAS is connected with the switch pair composed of the switch device A4; the capacitance CA1 is CA1. The positive end is connected to one end of the switch device A1, the negative end is connected to the other end of the switch device A1; the negative end of the capacitor CA4 is connected to one end of the switch device A6, and the positive end is connected to the other end of the switch device A6; the switch pair, including the switch device A2, is connected to the voltage sharing inductor LA1, the other end is connected with the negative end of the capacitance CA2; the switch is connected to the negative end of the capacitor CA2. The switch pair composed of the device A4 and the switch device A5 is connected to the voltage sharing inductor LA2, the other end is connected with the positive end of the capacitor CA3; the middle point of the two switch pair is connected to both ends of the voltage sharing capacitance CAS. One

【技术实现步骤摘要】
一种五电平变换器的均压电路
本技术涉及电力电子
，属于电力控制设备。
技术介绍
二极管箝位型五电平变换器利用4个串联的直流电容接在直流侧两端，同时，变换器每个桥臂的多个串联开关器件通过二极管连接在每个直流电容上，即通过二极管将开关器件的电压箝位到连接的一个直流电容电压上，将直流母线电压分为5个电平。因此，每个桥臂的多个开关器件在不同的开关组合下可向交流侧输出不同电平的电压信号。通过各种PWM(PulseWidthModulation，脉宽调制)调制方法，二极管箝位型五电平变换器将5个电平输出信号合成调制信号，电平数越多，变换器输出的交流电压越逼近调制信号。但是，在二级管箝位型五电平变换器中，各个电容器上输出不相等的功率将导致电容器上的电压不相等，即出现所谓的电容电压不平衡问题。通过优化的PWM调制方法，直流电容在一定条件下能够实现电压平衡与稳定，其平衡与稳定的条件与负载电流的相角有关。当五电平变换器传递纯有功电流时，即负载电流角度在0度附近时，为保证直流电压稳定，要求PWM调制深度最高且要求小于约55％，极大的限制二极管箝位型电路在有功传递领域的应用。直流电压失稳后，多电平变换器将退化成两电平变换器，同时失去多电平所具有的诸多优点，甚至影响变换器的自身安全。
技术实现思路
本技术的目的就是提供一种五电平变换器的均压电路，它能有效地解决在任意功率因数条件下，特别是在传递有功电流时，实现直流电容的电压均压与稳压的技术问题。本技术实现其的，所采用的技术方案是：一种五电平变换器直流电容均压电路，包括五电平变换器Ⅲ、直流电容器组Ⅱ和辅助均压电路Ⅰ构成，五电平变换器Ⅲ的输入与直流电容器组Ⅱ输出相连，直流电容组Ⅱ中的电容CA1、电容CA2、电容CA3、电容CA4分别串联组成一组电容对，辅助均压电路Ⅰ中的开关器件A2、开关器件A3和开关器件A4、开关器件A5分别串联组成一组开关对；辅助均压电路Ⅰ由均压电容CAS、均压电感LA1、均压电感LA2和开关对构成；均压电容CAS的正端接开关器件A2、开关器件A3组成的开关对之间，均压电容CAS的负端接开关器件A4、开关器件A5组成的开关对之间；电容CA1的正端与开关器件A1的一端相连，负端经过均压电感LA1与开关器件A1的另一端相连；电容CA4的负端与开关器件A6的一端相连，正端经过均压电感LA2与开关器件A6的另一端相连；开关器件A2和开关器件A3开关对的一端与均压电感LA1相连，另一端与电容CA2的负端相连；开关器件A4和开关器件A5开关对的一端与均压电感LA2相连，另一端与电容CA3的正端相连；两开关对的中点接出与均压电容CAS的两端相连。本技术的目的是通过均压方法来实现：控制装置通过控制开关器件A1、开关器件A2、开关器件A3、开关器件A4、开关器件A5和开关器件A6的开通或关断，使得在每个脉宽调制周期中均压电感LA1、均压电感LA2和均压电容CAS根据上、下桥臂中电容的电压值或者上、下桥臂间的电容的电压值情况分别与电容CA1、电容CA2、电容CA3和电容CA4连通，实现各电容的均压；即上桥臂中电容CA1电压高，而电容CA2电压低时，通过开关管SA1、均压电感LA1串联形成电容CA1的放电回路(1)，降低电容CA1的电压，通过均压电感LA1、二极管DA2、二极管DA3串联形成电容CA2的充电回路(2)，增加电容CA2的电压；当下桥臂中电容CA3电压高、，而电容CA4电压低时，通过开关管SA4、开关管SA5、均压电感LA2串联形成电容CA3的放电回路(3)，降低电容CA3的电压，，通过均压电感LA2、二极管DA6串联形成电容CA4的充电回路(4)，增加电容CA4的电压；当上桥臂中电容CA1电压低、，而电容CA2电压高时，通过二极管DA1、均压电感LA1串联形成电容CA1的充电回路(5)，增加电容CA1的电压，通过均压电感LA1、开关管SA2、开关管SA3串联形成电容CA2的放电回路(6)，降低电容CA2的电压；当下桥臂中电容CA3电压低、，而电容CA4电压高时，通过二极管DA4、二极管DA5、均压电感LA2串联形成电容CA3的充电回路(7)，增加电容CA3的电压，通过均压电感LA2、开关管SA6串联形成电容CA4的放电回路(8)，降低电容CA4的电压；当上桥臂电压高时，通过开关管SA1、开关管SA2、均压电容CAS、二极管DA4串联形成电容CA1和电容CA2的放电回路(9)，降低电容CA1和电容CA2的电压，通过开关管SA3、均压电容CAS、二极管DA5、二极管DA6串联形成电容CA3和电容CA4的充电回路(10)，增加电容CA3和电容CA4的电压；当下桥臂电压高时，通过二极管DA1、二极管DA2、均压电容CAS、开关管SA4串联形成电容CA1和电容CA2的充电回路(11)，增加电容CA1和电容CA2的电压，通过二极管DA3、均压电容CAS、开关管SA5、开关管SA6串联形成电容CA3和电容CA4的放电回路(12)，降低电容CA3和电容CA4的电压。上述为本技术实现目的具体做法：所述的控制装置通过控制开关器件A1、开关器件A2、开关器件A3、开关器件A4、开关器件A5和开关器件A6的开通或关断，使得在每个脉宽调制周期中均压电感LA1、均压电感LA2和均压电容CAS根据上、下桥臂中电容的电压值或者上、下桥臂间的电容的电压值情况分别与电容CA1、电容CA2、电容CA3和电容CA4连通，实现各电容的均压。本技术的具体工作原理是：控制装置通过控制均压开关组中各辅助开关器件的开通或关断，使得在每个脉宽调制(PWM)周期中均压电感或均压电容分情况与各个直流电容并列连通。在每个直流电容与均压电感或均压电容并列连通时，二者的电压将趋同而进行一次均压操作；一个完整的PWM周期均压电感或均压电容与全部直流电容完成一次均压操作。通过多个PWM周期后，全部直流电容的电压将趋于一致，从而实现均压的目的。与现有技术相比，本技术的有益效果是：一、由增设的均压电路实现主电路直流电容的均压与稳压，因此与主电路的PWM调制方法和控制方法无关，不影响现有主电路和控制原理，可以用于二极管箝位型五电平变换器的改造和新造，实施方便容易。与其他各种硬件均压对比，使用的均压电容和均压电感的数量少，因此其还具有成本低，体积小的特点。二、均压电路的开关器件的控制策略简单，对控制模块的软硬件要求低；且不需要主电路或者均压控制电路的电流信息，只需要直流电容的电压信息，适用于任意电平所有直流电容的均压。三、该电路能够在任意功率因数条件下，特别是在传递有功电流时，实现直流电容的电压均压与稳压，使得变换器的PWM调制深度不再受直流电压稳定条件的限制，保证在任意调制深度条件下实现有功或无功的传递。使得变换器的PWM调制深度不再受直流电压稳定条件的限制，保证在任意调制深度条件下实现有功或无功的传递。且其结构简单，成本低，可靠性高。附图说明图1是本技术用于二极管钳位型五电平变换器的电路原理图；图2是五电平上桥臂电容CA1电压高电容CA2低时电容CA1放电回路(1)；图3是五电平上桥臂电容CA1电压高电容CA2低时电容CA2充电回路(2)；图4是五电平下桥臂电容CA3电压高电容CA4低时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种五电平变换器的均压电路，包括五电平变换器Ⅲ、直流电容器组Ⅱ和辅助均压

【技术特征摘要】
1.一种五电平变换器的均压电路，包括五电平变换器Ⅲ、直流电容器组Ⅱ和辅助均压电路Ⅰ构成，五电平变换器Ⅲ的输入与直流电容器组Ⅱ输出相连，直流电容组Ⅱ中的电容CA1、电容CA2、电容CA3、电容CA4分别串联组成一组电容对，辅助均压电路Ⅰ中的开关器件A2、开关器件A3和开关器件A4、开关器件A5分别串联组成一组开关对；其特征在于，辅助均压电路Ⅰ由均压电容CAS、均压电感LA1、均压电感LA2和开关对构成；均压电容CAS的正端接开关器件A2、开关器件A3组成的开关对之间，均压电容CAS的负端接开关器件A4、开关器件A5组成的开关对之间；电容CA1的...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒泽亮，李祖勇，毛文君，姚家煊，孟令辉，何晓琼，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：新型
国别省市：四川,51