一种基于软开关电路的动态电压恢复器制造技术

本发明专利技术公开一种基于软开关电路的动态电压恢复器，包括并联的三组单相全桥逆变桥臂分别构成A、B、C三相系统。三组全桥逆变桥臂的直流母线与直流电压源之间接入包含反并联二极管的辅助开关管、箝位电容以及谐振电感组成的谐振支路，三组全桥逆变桥臂的输出分别经过LC滤波器后通过变压器串联在三相配电网。本发明专利技术通过辅助电路的动作可以实现所有主开关管零电压开通，实现电路在工频周期里全范围软开关。该发明专利技术有效减小了硬开关过程造成的开关损耗和EMI干扰，利于提高动态电压恢复器的功率密度。

A Dynamic Voltage Restorer Based on Soft Switching Circuit

【技术实现步骤摘要】
一种基于软开关电路的动态电压恢复器
本专利技术涉及动态电压恢复器电路
，具体涉及一种基于软开关电路的动态电压恢复器拓扑及其调制方法。
技术介绍
目前，部分动态电压恢复器拓扑如图1所示，其包括由反并联二极管(Da1、Da2)的全控型主开关(Sa1、Sa2)构成第一桥臂，由反并联二极管(Da3、Da4)的全控型主开关(Sa3、Sa4)构成第二桥臂，由反并联二极管(Db1、Db2)的全控型主开关(Sb1、Sb2)构成第三桥臂，由反并联二极管(Db3、Db4)的全控型主开关(Sb3、Sb4)构成第四桥臂，由反并联二极管(Dc1、Dc2)的全控型主开关(Sc1、Sc2)构成第三桥臂，由反并联二极管(Dc3、Dc4)的全控型主开关(Sc3、Sc4)构成第四桥臂，直流源(Udc)与上述所有桥臂并联在同一条直流母线上，第一桥臂和第二桥臂的桥臂中点经过滤波电感L1、滤波电容C1构成的LC滤波器与变压器A相绕组的低压侧相连,第三桥臂和第四桥臂的桥臂中点经过滤波电感L2、滤波电容C2构成的LC滤波器与变压器B相绕组的低压侧相连，第五桥臂和第六桥臂的桥臂中点经过滤波电感L3、滤波电容C3构成的LC滤波器与变压器C相绕组的低压侧相连。三相变压器的高压侧分别串联在三相配电网与负载之间。由于上述的全控型开关都工作在硬开关状态，其反并联二极管都存在反向恢复现象，造成全控型开关的开关损耗大、电压电流应力大，动态电压恢复器工作频率低、EMI干扰大、功率密度低等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种减小开关损耗，提高电路效率的基于软开关电路的动态电压恢复器拓扑及其调制方法。本专利技术内容的一个方面，提供一种基于软开关电路的动态电压恢复器，包括由两个带并联谐振电容(Ca1、Ca2)和反并联二极管(Da1、Da2)的全控型主开关(Sa1、Sa2)构成第一桥臂，由两个带并联谐振电容(Ca3、Ca4)和反并联二极管(Da3、Da4)的全控型主开关(Sa3、Sa4)构成第二桥臂，由两个带并联谐振电容(Cb1、Cb2)和反并联二极管(Db1、Db2)的全控型主开关(Sb1、Sb2)构成第三桥臂，由两个带并联谐振电容(Cb3、Cb4)和反并联二极管(Db3、Db4)的全控型主开关(Sb3、Sb4)构成第四桥臂，由两个带并联谐振电容(Cc1、Cc2)和反并联二极管(Dc1、Dc2)的全控型主开关(Sb1、Sb2)构成第五桥臂，由两个带并联谐振电容(Cc3、Cc4)和反并联二极管(Dc3、Dc4)的全控型主开关(Sc3、Sc4)构成第六桥臂，由谐振电感(Lr)并联一条由并联谐振电容(Ca)和反并联二极管(Da)的全控型辅助开关(Sa)串联箝位电容(Cc)的电路构成的辅助电路；直流源(Udc)经过辅助电路和上述的所有桥臂并联在同一条直流母线上，第一桥臂和第二桥臂的桥臂中点经过滤波电感L1、滤波电容C1构成的LC滤波器与变压器A相绕组的低压侧相连,第三桥臂和第四桥臂的桥臂中点经过滤波电感L2、滤波电容C2构成的LC滤波器与变压器B相绕组的低压侧相连，第五桥臂和第六桥臂的桥臂中点经过滤波电感L3、滤波电容C3构成的LC滤波器与变压器C相绕组的低压侧相连；三相变压器的高压侧分别串联在三相配电网与负载之间。本
技术实现思路
的另一个方面，提供一种基于软开关电路的动态电压恢复器电路的调制方法，所述第一桥臂全控型主开关(Sa1、Sa2)、第二桥臂全控型主开关(Sa3、Sa4)、第三桥臂全控型主开关(Sb1、Sb2)、第四桥臂全控型主开关(Sb3、Sb4)、第五桥臂全控型主开关(Sc1、Sc2)、第六桥臂全控型主开关(Sc3、Sc4)采用零电压正弦脉宽调制方法进行控制；在每个开关周期中，对上述六个桥臂中存在的由反并联二极管向全控型主开关换流的开关动作时刻进行同步，同时辅助支路的全控型辅助开关(Sa)控制信号与上述开关动作时刻同步，即在电流从全控型主开关的反并联二极管向全控型主开关换流时刻之前关断全控型辅助开关(Sa)，直流母线上的电压随即谐振到零，为即将开通的全控型主开关提供零电压开通条件，在所有桥臂完成换流的时刻，根据直流源(Udc)的功率流动情况决定是否加入桥臂直通过程；当功率流向为流入直流源(Udc)时，不需要加入桥臂直通过程，上述所有二极管向全控型主开关换流过程结束之后，谐振电容Ca上的电压将谐振为零，全控型辅助开关Sa进行零电压开通；当功率流出直流源(Udc)时需要加入桥臂直通过程，此时将上述的全控型主开关(Sa1～Sa4、Sb1～Sb4、Sc1～Sc4)全部导通，实现对谐振电感(Lr)的充能，完成充能后全控型辅助开关(Sa)上的电压随即谐振到零，为即将开通的全控型辅助开关(Sa)提供零电压开通条件。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术通过辅助电路的辅助开关管关断可以实现所有主开关管零电压开通，并且通过桥臂短路脉冲为辅助电路的谐振电感充能，实现了在三相系统在工频周期里全范围软开关。该专利技术有效减小了硬开关过程造成的开关损耗、较大的电压、电流应力和EMI干扰，利于提高动态电压恢复器的功率密度。附图说明图1为传统动态电压恢复器拓扑。图2为基于软开关电路的动态电压恢复器拓扑。图3为基于软开关电路的动态电压恢复器在三相接地故障下工频周期中根据滤波电感电流iLa、iLb、iLc与零比较划分的六个区域。图4～21分别为本专利技术在区域2中一个开关周期的各阶段的工作等效电路。图22为本专利技术在区域2中一个开关周期的主要工作电压和电流波形。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。下面结合附图对本专利技术进行详细说明。参照图2，基于软开关电路的动态电压恢复器拓扑包括由两个带并联谐振电容(Ca1、Ca2)和反并联二极管(Da1、Da2)的全控型主开关(Sa1、Sa2)构成第一桥臂，由两个带并联谐振电容(Ca3、Ca4)和反并联二极管(Da3、Da4)的全控型主开关(Sa3、Sa4)构成第二桥臂，由两个带并联谐振电容(Cb1、Cb2)和反并联二极管(Db1、Db2)的全控型主开关(Sb1、Sb2)构成第三桥臂，由两个带并联谐振电容(Cb3、Cb4)和反并联二极管(Db3、Db4)的全控型主开关(Sb3、Sb4)构成第四桥臂，由两个带并联谐振电容(Cc1、Cc2)和反并联二极管(Dc1、Dc2)的全控型主开关(Sb1、Sb2)构成第五桥臂，由两个带并联谐振电容(Cc3、Cc4)和反并联二极管(Dc3、Dc4)的全控型主开关(Sc3、Sc4)构成第六桥臂，由谐振电感(Lr)并联一条由并联谐振电容(Ca)和反并联二极管(Da)的全控型辅助开关(Sa)串联箝位电容(Cc)的电路构成的辅助电路；直流源(Udc)经过辅助电路和上述的所有桥臂并联在同一条直流母线上，第一桥臂和第二桥臂的桥臂中点经过滤波电感L1、滤波电容C1构成的LC滤波器与变压器A相绕组的低压侧相连,第三桥臂和第四桥臂的桥臂中点经过滤波电感L2、滤波电容C2构成的LC滤波器与变压器B相绕组的低压侧相连，第五桥臂和第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于软开关电路的动态电压恢复器，其特征在于：所述基于软开关电路的动态电压恢复器电路包括由两个带并联谐振电容(Ca1、Ca2)和反并联二极管(Da1、Da2)的全控型主开关(Sa1、Sa2)构成第一桥臂，由两个带并联谐振电容(Ca3、Ca4)和反并联二极管(Da3、Da4)的全控型主开关(Sa3、Sa4)构成第二桥臂，由两个带并联谐振电容(Cb1、Cb2)和反并联二极管(Db1、Db2)的全控型主开关(Sb1、Sb2)构成第三桥臂，由两个带并联谐振电容(Cb3、Cb4)和反并联二极管(Db3、Db4)的全控型主开关(Sb3、Sb4)构成第四桥臂，由两个带并联谐振电容(Cc1、Cc2)和反并联二极管(Dc1、Dc2)的全控型主开关(Sb1、Sb2)构成第五桥臂，由两个带并联谐振电容(Cc3、Cc4)和反并联二极管(Dc3、Dc4)的全控型主开关(Sc3、Sc4)构成第六桥臂，由谐振电感(Lr)并联一条由并联谐振电容(Ca)和反并联二极管(Da)的全控型辅助开关(Sa)串联箝位电容(Cc)的电路构成的辅助电路；直流源(Udc)经过辅助电路和上述的所有桥臂并联在同一条直流母线上，第一桥臂和第二桥臂的桥臂中点经过滤波电感L1、滤波电容C1构成的LC滤波器与变压器A相绕组的低压侧相连,第三桥臂和第四桥臂的桥臂中点经过滤波电感L2、滤波电容C2构成的LC滤波器与变压器B相绕组的低压侧相连，第五桥臂和第六桥臂的桥臂中点经过滤波电感L3、滤波电容C3构成的LC滤波器与变压器C相绕组的低压侧相连；三相变压器的高压侧分别串联在三相配电网与负载之间。...

【技术特征摘要】
1.一种基于软开关电路的动态电压恢复器，其特征在于：所述基于软开关电路的动态电压恢复器电路包括由两个带并联谐振电容(Ca1、Ca2)和反并联二极管(Da1、Da2)的全控型主开关(Sa1、Sa2)构成第一桥臂，由两个带并联谐振电容(Ca3、Ca4)和反并联二极管(Da3、Da4)的全控型主开关(Sa3、Sa4)构成第二桥臂，由两个带并联谐振电容(Cb1、Cb2)和反并联二极管(Db1、Db2)的全控型主开关(Sb1、Sb2)构成第三桥臂，由两个带并联谐振电容(Cb3、Cb4)和反并联二极管(Db3、Db4)的全控型主开关(Sb3、Sb4)构成第四桥臂，由两个带并联谐振电容(Cc1、Cc2)和反并联二极管(Dc1、Dc2)的全控型主开关(Sb1、Sb2)构成第五桥臂，由两个带并联谐振电容(Cc3、Cc4)和反并联二极管(Dc3、Dc4)的全控型主开关(Sc3、Sc4)构成第六桥臂，由谐振电感(Lr)并联一条由并联谐振电容(Ca)和反并联二极管(Da)的全控型辅助开关(Sa)串联箝位电容(Cc)的电路构成的辅助电路；直流源(Udc)经过辅助电路和上述的所有桥臂并联在同一条直流母线上，第一桥臂和第二桥臂的桥臂中点经过滤波电感L1、滤波电容C1构成的LC滤波器与变压器A相绕组的低压侧相连,第三桥臂和第四桥臂的桥臂中点经过滤波电感L2、滤波电容C2构成的LC滤波器与变压器B相绕组的低压侧相连，第五桥臂和第六桥臂的桥臂中点经过滤波电感L3、滤波电容C3构成的LC滤波器...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐德鸿，邓金溢，施科研，赵安，黄杨涛，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33