电压均衡电路及三相逆变器制造技术

公开了一种电压均衡电路，用于稳定逆变器的中性点的电压，所述逆变器包括正直流母线、负直流母线、以及串联在所述正直流母线和负直流母线之间的第一电容和第二电容，所述电压均衡电路包括：串联在正、负直流母线之间的第一开关管和第二开关管；串联在正、负直流母线之间的第三开关管和第四开关管、与第一至第四开关管反并联的第一至第四二极管以及变压器，所述第一开关管至第四开关管在控制信号的控制下导通或断开，使得第一电容和第二电容的电压保持均衡。还公开了一种包括所述电压均衡电路的三相逆变器，所述电压均衡电路提高了三相逆变器带不平衡负载的能力。

【技术实现步骤摘要】
电压均衡电路及三相逆变器
本专利技术涉及逆变器，具体涉及一种电压均衡电路及一种三相逆变器。
技术介绍
逆变器是一种将直流电(DC)转换为交流电(AC)的电力电子器件。随着科技和技术的发展，对电源的质量的要求也越来越高。要求逆变器具有同时向不平衡和非线性负载高质量供电的能力。现有技术的三相逆变器有多种电路拓扑，各种电路拓扑都有其优缺点。传统的三相逆变器包括三个轮流导通的桥臂，当带载三相不平衡负载时，三相输出电压会发生很大的畸变。现有的一种应用较多的拓扑是分裂电容式的逆变器拓扑。如图1所示，分裂电容式的三相逆变器，通过分裂电容对直流母线分压来进行中性点的钳位。这种拓扑具有结构简单，不需要进行大量的外围采样和算法计算，控制方便等优点。但是这种拓扑只能在一定程度上带载不平衡负载，若较大的零序电流从其中一个流过，就会引起该电容电压的变化，因为直流母线电压的钳位作用，所以中性点的电压也会发生漂移。分裂电容式的三相逆变器在带不平衡三相负载时，无法保证中性点的电压稳定，限制了其在不平衡负载场合的应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种电压均衡电路及一种三相逆变器，以解决三相逆变器的中性点的电压不稳定的问题。第一方面，本专利技术提出一种电压均衡电路用于稳定逆变器的中性点的电压，所述逆变器包括正直流母线、负直流母线、以及串联在所述正直流母线和负直流母线之间的第一电容和第二电容，所述中性点为所述第一电容和第二电容的中间节点，所述电压均衡电路包括：第一开关管至第四开关管、第一二极管至第四二极管以及变压器；所述变压器包括第一线圈和第二线圈，所述变压器的变比为1:1；所述第一开关管和第二开关管依次串联在正直流母线和负直流母线之间；所述第三开关管和第四开关管依次串联在正直流母线和负直流母线之间；所述第一二极管至第四二极管分别与第一开关管至第四开关管反并联；所述第一线圈的非同名端连接所述逆变器的中性点，同名端连接所述第一开关管和第二开关管的中间结点；所述第二线圈的同名端连接所述逆变器的中性点，非同名端连接所述第三开关管和第四开关管的中间结点；所述第一开关管至第四开关管在控制信号的控制下导通或断开，使得所述中性点的电压保持稳定，其中，所述正直流母线与所述第一电容和第二电容的中间节点之间的电压大于第一预定值时，所述电压均衡电路处于第一模式，所述第一模式包括依次的第一模态至第四模态；在所述第一模态，第一开关管导通，第二开关管、第三开关管和第四开关管断开；在所述第二模态，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管断开；在所述第三模态，第三开关管导通，第一开关管、第二开关管和第四开关管断开；在所述第四模态，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管断开；所述正直流母线与所述第一电容和第二电容的中间节点之间的电压小于第二预定值时，所述电压均衡电路处于第二模式，所述第二模式包括依次的第五模态至第八模态；在所述第五模态，第二开关管导通，第一开关管、第三开关管和第四开关管断开；在所述第六模态，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管断开；在所述第七模态，第四开关管导通，第一开关管、第二开关管和第三开关管断开；在所述第八模态，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管断开；其中，所述第一预定值等于所述正直流母线与负直流母线之间电压的一半，所述第二预定值等于所述正直流母线与负直流母线之间电压的一半。优选地，所述第一开关管至第四开关管分别为绝缘栅双极型晶体管，所述第一二极管至第四二极管分别为所述第一开关管至第四开关管的体二极管；所述第一开关管的集电极连接正直流母线，第一开关管的发射极连接所述第二开关管的集电极，所述第二开关管的发射极连接负直流母线；所述第三开关管的集电极连接正直流母线，第三开关管的发射极连接所述第四开关管的集电极，所述第四开关管的发射极连接负直流母线。优选地，当正直流母线与中性点之间的电压等于第一预定值或第二预定值，所述电压均衡电路处于第三模式，在所述第三模式，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管断开。第二方面，本专利技术提出一种三相逆变器，包括：电压均衡电路，正直流母线、负直流母线、串联在所述正直流母线和负直流母线之间的第一电容和第二电容、用于产生第一相电压的第一逆变电路、用于产生第二相电压的第二逆变电路、用于产生第三相电压的第三逆变电路，所述电压均衡电路包括：第一开关管至第四开关管、第一二极管至第四二极管以及变压器；所述变压器包括第一线圈和第二线圈；所述变压器的变比为1:1；所述第一开关管和第二开关管依次串联在正直流母线和负直流母线之间；所述第三开关管和第四开关管依次串联在正直流母线和负直流母线之间；所述第一二极管至第四二极管分别与第一开关管至第四开关管反并联；所述第一线圈的非同名端连接所述第一电容和第二电容的中间结点，同名端连接所述第一开关管和第二开关管的中间结点；所述第二线圈的同名端连接所述第一电容和第二电容的中间结点，非同名端连接所述第三开关管和第四开关管的中间结点；所述第一开关管至第四开关管在控制信号的控制下导通或断开，使得所述第一电容和第二电容的中间节点的电压保持稳定，其中，所述正直流母线与所述第一电容和第二电容的中间节点之间的电压大于第一预定值时，所述电压均衡电路处于第一模式，所述第一模式包括依次的第一模态至第四模态；在所述第一模态，第一开关管导通，第二开关管、第三开关管和第四开关管断开；在所述第二模态，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管断开；在所述第三模态，第三开关管导通，第一开关管、第二开关管和第四开关管断开；在所述第四模态，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管断开；所述正直流母线与所述第一电容和第二电容的中间节点之间的电压小于第二预定值时，所述电压均衡电路处于第二模式，所述第二模式包括依次的第五模态至第八模态；在所述第五模态，第二开关管导通，第一开关管、第三开关管和第四开关管断开；在所述第六模态，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管断开；在所述第七模态，第四开关管导通，第一开关管、第二开关管和第三开关管断开；在所述第八模态，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管断开；其中，所述第一预定值等于所述正直流母线与负直流母线之间电压的一半，所述第二预定值等于所述正直流母线与负直流母线之间电压的一半。优选地，所述第一开关管至第四开关管分别为绝缘栅双极型晶体管，所述第一二极管至第四二极管分别为所述第一开关管至第四开关管的体二极管；所述第一开关管的集电极连接正直流母线，第一开关管的发射极连接所述第二开关管的集电极，所述第二开关管的发射极连接负直流母线；所述第三开关管的集电极连接正直流母线，第三开关管的发射极连接所述第四开关管的集电极，所述第四开关管的发射极连接负直流母线。优选地，当正直流母线与中性点之间的电压等于第一预定值或第二预定值，所述电压均衡电路处于第三模式，在所述第三模式，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管断开。本专利技术的三相逆变器，能够抑制三相负载不平衡时，逆变器的中性点的电压波动，通过变压器原副边的变换能够很好的泄放剩磁，有效的抑制变压器的磁饱和，而且原副边的切换还能够使变压器接近满占空比运行，达到接近100％。附图说明通过以下参照附图对本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压均衡电路，用于稳定逆变器的中性点的电压，所述逆变器包括正直流母线、负直流母线、以及串联在所述正直流母线和负直流母线之间的第一电容和第二电容，所述中性点为所述第一电容和第二电容的中间节点，所述电压均衡电路包括：第一开关管至第四开关管、第一二极管至第四二极管、以及变压器；所述变压器包括第一线圈和第二线圈，所述变压器的变比为1:1；所述第一开关管和第二开关管依次串联在正直流母线和负直流母线之间；所述第三开关管和第四开关管依次串联在正直流母线和负直流母线之间；所述第一二极管至第四二极管分别与第一开关管至第四开关管反并联；所述第一线圈的非同名端连接所述逆变器的中性点，同名端连接所述第一开关管和第二开关管的中间结点；所述第二线圈的同名端连接所述逆变器的中性点，非同名端连接所述第三开关管和第四开关管的中间结点；所述第一开关管至第四开关管在控制信号的控制下导通或断开，使得所述中性点的电压保持稳定。

【技术特征摘要】
1.一种电压均衡电路，用于稳定逆变器的中性点的电压，所述逆变器包括正直流母线、负直流母线、以及串联在所述正直流母线和负直流母线之间的第一电容和第二电容，所述中性点为所述第一电容和第二电容的中间节点，所述电压均衡电路包括：第一开关管至第四开关管、第一二极管至第四二极管、以及变压器；所述变压器包括第一线圈和第二线圈，所述变压器的变比为1:1；所述第一开关管和第二开关管依次串联在正直流母线和负直流母线之间；所述第三开关管和第四开关管依次串联在正直流母线和负直流母线之间；所述第一二极管至第四二极管分别与第一开关管至第四开关管反并联；所述第一线圈的非同名端连接所述逆变器的中性点，同名端连接所述第一开关管和第二开关管的中间结点；所述第二线圈的同名端连接所述逆变器的中性点，非同名端连接所述第三开关管和第四开关管的中间结点；所述第一开关管至第四开关管在控制信号的控制下导通或断开，使得所述中性点的电压保持稳定，其中，当正直流母线与中性点之间的电压大于第一预定值时，所述电压均衡电路处于第一模式，所述第一模式包括依次的第一模态至第四模态；在所述第一模态，第一开关管导通，第二开关管、第三开关管和第四开关管断开；在所述第二模态，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管断开；在所述第三模态，第三开关管导通，第一开关管、第二开关管和第四开关管断开；在所述第四模态，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管断开；当正直流母线与中性点之间的电压小于第二预定值，所述电压均衡电路处于第二模式，所述第二模式包括依次的第五模态至第八模态；在所述第五模态，第二开关管导通，第一开关管、第三开关管和第四开关管断开；在所述第六模态，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管断开；在所述第七模态，第四开关管导通，第一开关管、第二开关管和第三开关管断开；在所述第八模态，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管断开；其中，所述第一预定值等于所述正直流母线与负直流母线之间电压的一半，所述第二预定值等于所述正直流母线与负直流母线之间电压的一半。2.根据权利要求1所述的电压均衡电路，其中，所述第一开关管至第四开关管分别为绝缘栅双极型晶体管，所述第一二极管至第四二极管分别为所述第一开关管至第四开关管的体二极管；所述第一开关管的集电极连接正直流母线，第一开关管的发射极连接所述第二开关管的集电极，所述第二开关管的发射极连接负直流母线；所述第三开关管的集电极连接正直流母线，第三开关管的发射极连接所述第四开关管的集电极，所述第四开关管的发射极连接负直流母线。3.根据权利要求1所述的电压均衡电路，其中，当正直流母线与中性点之间的电压等于第一预定值或第二预定值，所述电压均衡电路处于第三模式，在所述第三模式，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管断开。4.一种三相逆变器，包括：电压均衡电路，正直流母线、负直流母线、...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡春伟，安普风，孙清洁，孙正鼐，史春玉，郭玉兴，陈牛森，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：山东;37