本发明专利技术公开的一种二极管钳位功率开关串联高压逆变器及用于二极管钳位功率开关串联高压逆变器的拓扑结构，属于电力电子应用技术领域。本发明专利技术公开的拓扑结构用于使拓扑结构所包含的电容之间的电压均衡和使功率开关之间的电压均衡，同时所述的拓扑结构分别与辅助电路结合使用可实现限制拓扑结构所包含的功率开关两端电压。本发明专利技术还公开基于上述的拓扑结构实现的一种二极管钳位功率开关串联高压逆变器和一种三相二极管钳位功率开关串联高压逆变器。本发明专利技术要解决的技术问题是提供一种可实现串联功率开关的两端电压均衡，并限制功率开关两端电压，满足高压大功率应用的二极管钳位功率开关串联高压逆变器及相应的拓扑结构。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种二极管钳位功率开关串联高压逆变器和用于二极管钳位功率开关串联高压逆变器的拓扑结构，尤其涉及应用于高压大功率的一种二极管钳位功率开关串联高压逆变器，属于电力电子应用
，
技术介绍
高压逆变器可实现高压大功率直流电向交流电的变换，在工业生产和日常生活中有广泛的应用。随着电力电子技术的不断发展，逆变器的电压等级不断提高、功率不断增大，普通两电平高压逆变器，其输入电压和功率受到所使用的功率开关的电压等级和过流能力的限制而不能满足实际需求。串联功率开关逆变器是实现高压大功率逆变器的一个重要方法，而串联功率开关逆变器的关键，是保证功率开关两端电压1^的均衡，防止部分器件因出现过压而损坏。电压均衡主要包括静态均压和动态均压两个部分。静态均压，指各功率开关两端电压在功率开关开通稳态和关断稳态下保持平衡；动态均压，指各功率开关两端电压Uffi在功率开关开通和关断瞬间保持电压平衡。串联功率开关的均压取决于很多因素，比如主电路杂散电容、门极驱动的寄生电容、功率开关寄生参数和门极驱动控制信号等。当所使用的功率开关的生产厂家相同时，其他参数基本相同，此时门极驱动信号不同步成为影响最大的因素。门极驱动信号不同步会导致开通过程中滞后的器件上产生电压尖峰和较高的静态电压，导致各功率开关电压不均衡。门极驱动信号不同步程度，取决于控制电路和控制电路与门极驱动之间的传输线路，因此其不同步程度很难提前预料。门极驱动信号不同步一般为几十纳秒至几百纳秒。而串联功率开关变换器要保证即使串联的各个功率开关门极驱动信号之间存在不同步也能正常运行。因此，针对这一要求，设计一种能自均压的高压串联功率开关逆变器及相应的拓扑结构，电路结构简洁，控制策略简单，功率开关的均压效果好，是一种实现高压大功率逆变器的可行途径。
技术实现思路
本专利技术公开的一种二极管钳位功率开关串联高压逆变器及用于二极管钳位功率开关串联高压逆变器的拓扑结构，要解决的技术问题是提供一种可实现串联功率开关的两端电压均衡，并限制功率开关两端电压，满足高压大功率应用的二极管钳位功率开关串联高压逆变器及相应的拓扑结构。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的:本专利技术公开的一种用于二极管钳位功率开关串联高压逆变器的拓扑结构，由偶数个二极管钳位功率开关串联均压单元串联组成，所述的单个二极管钳位功率开关串联均压单元包括功率开关?\ (1彡i彡2η)、钳位二极管Du (1彡i彡2n)、钳位电容Q (1 < i < 2n)和续流二极管Dl2(2 ( i ( 2n)，功率开关1\(1彡i彡2n)的集电极与钳位电容Cjl彡i彡2n)的一端相连，钳位电容CJ1彡i彡2n)的另一端与钳位二极管Du(l彡i彡2n)的阳极相连，钳位二极管Du (1彡i彡2n)的阴极与功率开关!\(1彡i彡2n)的发射极相连，续流二极管Dl2(2彡i彡2n)的阳极与钳位二极管Du (2彡i彡2n)的阳极相连。在组成拓扑结构时，第一个二极管钳位功率开关串联均压单元仅由功率开关?\、钳位二极管Dn和钳位电容(^所组成。相邻的两个二极管钳位功率开关串联均压单元组成二极管钳位功率开关串联均压单元组，相邻的两个二极管钳位功率开关串联均压单元的连接关系为:续流二极管D(1+1)2(l ( i ( 2n-l)的阴极与钳位二极管Du (1 ( i ( 2n-l)的阳极相连，功率开关Τχ(1 ^ i ^ 2n-l)的发射极与功率开关T(1+1) (1 < i < 2n-l)的集电极相连。所述二极管钳位功率开关串联均压单元组用于使单元组内所包含的两个电容之间的电压均衡和使功率开关之间的电压均衡，同时用于限制单元组内所包含的功率开关两端电压。—种用于二极管钳位功率开关串联高压逆变器的拓扑结构的工作过程为:对第i(l < i < 2n)个功率开关?\而言，由于钳位二极管D η的作用，使其集电极和发射极之间的电压Uffil—直低于钳位电容C i的电压U ?。因此，只要控制住钳位电容Q的电压U ?，就能将功率开关1\的集电极和发射极之间的电压U εΕι限制在U ?以下，从而限制功率开关Τ啲电压。当功率开关1\(1 ( i ( 2n-l)开通时，如果此时钳位电容Q的电压U?高于钳位电容C(1+1)的电压U ε(1+1)，则钳位电容Q将通过由钳位电容C 1、功率开关?\、钳位电容C(1+1)和续流二极管D(1+1)所组成的回路对钳位电容C (1+1)充电，由于续流二极管D (1+1)2的作用，当钳位电容(^的电压U ?与钳位电容C {1+1)的电压U ε(1+1)相等时，充电过程停止，从而实现钳位电容Q和钳位电容C (1+1)之间的电压均衡，从而实现功率开关之间的电压均衡。如果此时钳位电容C(1+1)的电压U ε(1+1)高于钳位电容C i的电压U ?，则二极管D(1+1)2的作用，使钳位电容C {1+1)不能对钳位电容(；充电。本专利技术还公开基于上述的拓扑结构实现的一种二极管钳位功率开关串联高压逆变器，包括直流母线电源U、直流母线电容C、负载电感L和辅助电路，还包括用于二极管钳位功率开关串联高压逆变器的拓扑结构，所述的拓扑结构用于使拓扑结构所包含的电容之间的电压均衡和使功率开关之间的电压均衡，同时所述的拓扑结构与辅助电路结合使用可实现限制拓扑结构所包含的功率开关两端电压。所述的拓扑结构由偶数个二极管钳位功率开关串联均压单元串联组成，所述的单个二极管钳位功率开关串联均压单元包括功率开关1\(1彡i彡2n)、钳位二极管Du(l ( i ( 2n)、钳位电容(；(1彡i彡2n)和续流二极管Dl2(2彡i彡2n)，功率开关1\(1彡i彡2n)的集电极与钳位电容(；(1彡i彡2n)的一端相连，钳位电容CJ1彡i彡2n)的另一端与钳位二极管Du (1彡i彡2n)的阳极相连，钳位二极管Du (1彡i彡2n)的阴极与功率开关!\(1彡i彡2n)的发射极相连，续流二极管Dl2(2彡i彡2n)的阳极与钳位二极管Du (2彡i彡2n)的阳极相连。在组成拓扑结构时，第一个二极管钳位功率开关串联均压单元仅由功率开关?\、钳位二极管Dn和钳位电容C1D拓扑结构中相邻的两个二极管钳位功率开关串联均压单元组成二极管钳位功率开关串联均压单元组，相邻的两个二极管钳位功率开关串联均压单元的连接关系为:续流二极管D(1+1)2(l ( i ( 2n-l)的阴极与钳位二极管Du (1 ( i ( 2n-l)的阳极相连，功率开关Τχ(1 ^ i ^ 2n-l)的发射极与功率开关T(1+1) (1 < i < 2n-l)的集电极相连。所述二极管钳位功率开关串联均压单元组用于使单元组内所包含的两个电容之间的电压均衡和使功率开关之间的电压均衡，同时用于限制单元组内所包含的功率开关两端电压。直流母线电源U与直流母线电容C并联，直流母线电源U的正极与拓扑结构中功率开关?\的集电极相连，直流母线电源U的负极与拓扑结构中功率开关Τ2η的发射极相连；负载电感L的一端与当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于二极管钳位功率开关串联高压逆变器的拓扑结构，其特征在于：由偶数个二极管钳位功率开关串联均压单元串联组成，所述的单个二极管钳位功率开关串联均压单元包括功率开关Ti(1≤i≤2n)、钳位二极管Di1(1≤i≤2n)、钳位电容Ci(1≤i≤2n)和续流二极管Di2(2≤i≤2n)，功率开关Ti(1≤i≤2n)的集电极与钳位电容Ci(1≤i≤2n)的一端相连，钳位电容Ci(1≤i≤2n)的另一端与钳位二极管Di1(1≤i≤2n)的阳极相连，钳位二极管Di1(1≤i≤2n)的阴极与功率开关Ti(1≤i≤2n)的发射极相连，续流二极管Di2(2≤i≤2n)的阳极与钳位二极管Di1(2≤i≤2n)的阳极相连；在组成拓扑结构时，第一个二极管钳位功率开关串联均压单元仅由功率开关T1、钳位二极管D11和钳位电容C1所组成；相邻的两个二极管钳位功率开关串联均压单元组成二极管钳位功率开关串联均压单元组，相邻的两个二极管钳位功率开关串联均压单元的连接关系为：续流二极管D(i+1)2(1≤i≤2n‑1)的阴极与钳位二极管Di1(1≤i≤2n‑1)的阳极相连，功率开关Ti(1≤i≤2n‑1)的发射极与功率开关T(i+1)(1≤i≤2n‑1)的集电极相连；所述二极管钳位功率开关串联均压单元组用于使单元组内所包含的两个电容之间的电压均衡和使功率开关之间的电压均衡，同时用于限制单元组内所包含的功率开关两端电压。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高聪哲，李星宇，刘向东，陈振，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。