混合四电平变换器及其低频波动抑制方法技术

本发明专利技术公开混合四电平变换器及其低频波动抑制方法，变换器拓扑包括三种混合有源中点钳位四电平变换器、两种混合级联四电平变换器的电路结构，方法步骤为：1)确定三相参考电压信号和三角载波信号V

【技术实现步骤摘要】
混合四电平变换器及其低频波动抑制方法


[0001]本专利技术涉及变换器领域，具体是混合四电平变换器及其低频波动抑制方法。

技术介绍

[0002]与三电平变换器相比，四电平变换器所需的开关器件数量更多，但是其工作性能明显优于三电平变换器。在中高压(>1.5kV)应用领域，如光伏电站，风电系统，大型电机驱动系统等，相比较于三电平变换器，四电平变换器的器件电压应力更小，输出谐波分量更低，开关损耗也更小，所需的无源滤波器件体积也更小。近些年来，随着宽禁带器件的普及，高频高功率变换器在低压(<1.5kV)应用领域成为一个研究热点，而多电平变换器技术作为一种可行性技术方案，有望成为该研究热点的突破口。现有技术存在一种有源中点钳位四电平变换器(4L
‑
ANPC)，如图1所示，开关管(S
a2
、S
a2
'、S
b2
、S
b2
'、S
c2
、S
c2
')的电压应力为直流母线电压的2/3，而且其承受较大的输出电流，因而导致较大的开关损耗，不利于系统转换效率的提高，可见，虽然该变换器相比于传统的三电平不间断电源技术方案，转换效率和功率密度提高了。然而，该变换器直流母线端的三个电容电压的平衡控制是基于额外的电容电压平衡电路实现的，这不仅增加了系统成本和体积，而且降低了整个系统的转换效率和可靠性。另外，电容C1和C3存在较大的低频电压脉动，在基波频率较小的工况下这个低频电压脉动将更加严重。r/>[0003]随着人们对高频高功率密度技术指标的持续追求和宽禁带器件(SiC、GaN)的逐渐普及，大功率变换器系统将有望运行在100kHz以上的开关频率。在这种高频工况下，开关管的开关损耗将远大于导通损耗。因而如何降低开关管的开关损耗成为提高转换效率的关键。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供混合有源中点钳位四电平变换器，电路结构如下所示：
[0005]记电容C2与电容C1相连一端为N1，与电容C3相连一端为N2。
[0006]N1端串联电容C1后连接开关管S
a1
的漏极。开关管S
a1
的栅极悬空。开关管S
a1
的源极串联开关管S
a3
的漏极。开关管S
a1
的源极串联开关管S
a1'
的漏极。
[0007]开关管S
a3
的栅极悬空。开关管S
a3
的源极所在一端为A相输出端。开关管S
a3
的源极串联开关管S
a1”的漏极。开关管S
a1”的栅极悬空。开关管S
a1”的源极串联开关管S
a3'
的漏极。开关管S
a3'
的栅极悬空。开关管S
a3'
的源极串联电容C3后连接N2端。
[0008]开关管S
a1'
的栅极悬空。开关管S
a1'
的源极串联开关管S
a2
的源极。开关管S
a1'
的源极串联开关管S
a3”的漏极。开关管S
a3”的栅极悬空。开关管S
a3”的源极串联开关管S
a3'
的漏极。
[0009]N1端串联开关管S
a2
的漏极。开关管S
a2
的栅极悬空。开关管S
a2
的源极串联开关管S
a2'
的漏极。开关管S
a2'
的栅极悬空。开关管S
a2'
的源极连接N2端。
[0010]N1端串联开关管S
b2
的漏极。开关管S
b2
的栅极悬空。开关管S
b2
的源极串联开关管S
b2'
的漏极。开关管S
b2'
的栅极悬空。开关管S
b2'
的源极连接N2端。
[0011]N1端串联开关管S
c2
的漏极。开关管S
c2
的栅极悬空。开关管S
c2
的源极串联开关管S
c2'
的漏极。开关管S
c2'
的栅极悬空。开关管S
c2'
的源极连接N2端。
[0012]N1端串联电容C1后连接开关管S
b1
的漏极。开关管S
b1
的栅极悬空。开关管S
b1
的源极串联开关管S
b3
的漏极。开关管S
b1
的源极串联开关管S
b1'
的漏极。
[0013]开关管S
b3
的栅极悬空。开关管S
b3
的源极所在一端为B相输出端。开关管S
b3
的源极串联开关管S
b1”的漏极。开关管S
b1”的栅极悬空。开关管S
b1”的源极串联开关管S
b3'
的漏极。开关管S
b3'
的栅极悬空。开关管S
b3'
的源极串联电容C3后连接N2端。
[0014]开关管S
b1'
的栅极悬空。开关管S
b1'
的源极串联开关管S
b2
的源极。开关管S
b1'
的源极串联开关管S
b3”的漏极。开关管S
b3”的栅极悬空。开关管S
b3”的源极串联开关管S
b3'
的漏极。
[0015]N1端串联电容C1后连接开关管S
c1
的漏极。开关管S
c1
的栅极悬空。开关管S
c1
的源极串联开关管S
c3
的漏极。开关管S
c1
的源极串联开关管S
c1'
的漏极。
[0016]开关管S
c3
的栅极悬空。开关管S
c3
的源极所在一端为C相输出端。开关管S
c3
的源极串联开关管S
c1”的漏极。开关管S
c1”的栅极悬空。开关管S
c1”的源极串联开关管S
c3'
的漏极。开关管S
c3'
的栅极悬空。开关管S
c3'
的源极串联电容C3后连接N2端。
[0017]开关管S
c1'
的栅极悬空。开关管S
c1'
的源极串联开关管S
c2
的源极。开关管S
c1'
的源极串联开关管S
c3”的漏极。开关管S
c3”的栅极悬空。开关管S
c3”的源极串联开关管S
c3'
的漏极。
[0018]混合有源中点钳位四电平变换器，电路结构如下所示：记电容C2与电容C1相连一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.混合有源中点钳位四电平变换器，其特征在于，所述电路结构如下所示：记电容C2与电容C1相连一端为N1，与电容C3相连一端为N2。N1端串联电容C1后连接开关管S
a1
的漏极；开关管S
a1
的栅极悬空；开关管S
a1
的源极串联开关管S
a3
的漏极；开关管S
a1
的源极串联开关管S
a1'
的漏极；开关管S
a3
的栅极悬空；开关管S
a3
的源极所在一端为A相输出端；开关管S
a3
的源极串联开关管S
a1”的漏极；开关管S
a1”的栅极悬空；开关管S
a1”的源极串联开关管S
a3'
的漏极；开关管S
a3'
的栅极悬空；开关管S
a3'
的源极串联电容C3后连接N2端；开关管S
a1'
的栅极悬空；开关管S
a1'
的源极串联开关管S
a2
的源极；开关管S
a1'
的源极串联开关管S
a3”的漏极；开关管S
a3”的栅极悬空；开关管S
a3”的源极串联开关管S
a3'
的漏极；N1端串联开关管S
a2
的漏极；开关管S
a2
的栅极悬空；开关管S
a2
的源极串联开关管S
a2'
的漏极；开关管S
a2'
的栅极悬空；开关管S
a2'
的源极连接N2端；N1端串联开关管S
b2
的漏极；开关管S
b2
的栅极悬空；开关管S
b2
的源极串联开关管S
b2'
的漏极；开关管S
b2'
的栅极悬空；开关管S
b2'
的源极连接N2端；N1端串联开关管S
c2
的漏极；开关管S
c2
的栅极悬空；开关管S
c2
的源极串联开关管S
c2'
的漏极；开关管S
c2'
的栅极悬空；开关管S
c2'
的源极连接N2端；N1端串联电容C1后连接开关管S
b1
的漏极；开关管S
b1
的栅极悬空；开关管S
b1
的源极串联开关管S
b3
的漏极；开关管S
b1
的源极串联开关管S
b1'
的漏极；开关管S
b3
的栅极悬空；开关管S
b3
的源极所在一端为B相输出端；开关管S
b3
的源极串联开关管S
b1”的漏极；开关管S
b1”的栅极悬空；开关管S
b1”的源极串联开关管S
b3'
的漏极；开关管S
b3'
的栅极悬空；开关管S
b3'
的源极串联电容C3后连接N2端；开关管S
b1'
的栅极悬空；开关管S
b1'
的源极串联开关管S
b2
的源极；开关管S
b1'
的源极串联开关管S
b3”的漏极；开关管S
b3”的栅极悬空；开关管S
b3”的源极串联开关管S
b3'
的漏极；N1端串联电容C1后连接开关管S
c1
的漏极；开关管S
c1
的栅极悬空；开关管S
c1
的源极串联开关管S
c3
的漏极；开关管S
c1
的源极串联开关管S
c1'
的漏极；开关管S
c3
的栅极悬空；开关管S
c3
的源极所在一端为C相输出端；开关管S
c3
的源极串联开关管S
c1”的漏极；开关管S
c1”的栅极悬空；开关管S
c1”的源极串联开关管S
c3'
的漏极；开关管S
c3'
的栅极悬空；开关管S
c3'
的源极串联电容C3后连接N2端；开关管S
c1'
的栅极悬空；开关管S
c1'
的源极串联开关管S
c2
的源极；开关管S
c1'
的源极串联开关管S
c3”的漏极；开关管S
c3”的栅极悬空；开关管S
c3”的源极串联开关管S
c3'
的漏极。2.混合有源中点钳位四电平变换器，其特征在于，电路结构如下所示：记电容C2与电容C1相连一端为N1，与电容C3相连一端为N2；N1端串联电容C1后连接开关管S
a1
的漏极；开关管S
a1
的栅极悬空；开关管S
a1
的源极串联开关管S
ap
的集电极；开关管S
a1
的源极串联开关管S
a1'
的漏极；开关管S
ap
的栅极悬空；开关管S
ap
的发射极所在一端为A相输出端；开关管S
ap
的发射极串联开关管S
a1”的漏极；开关管S
a1”的栅极悬空；开关管S
a1”的源极串联开关管S
a3'
的漏极；开关管S
a3'
的栅极悬空；开关管S
a3'
的源极串联电容C3后连接N2端；开关管S
a1'
的栅极悬空；开关管S
a1'
的源极串联开关管S
a2
的源极；开关管S
a1'
的源极串联开关管S
a3”的漏极；开关管S
a3”的栅极悬空；开关管S
a3”的源极串联开关管S
a3'
的漏极；N1端串联开关管S
a2
的漏极；开关管S
a2
的栅极悬空；开关管S
a2
的源极串联开关管S
a2'
的漏
极；开关管S
a2'
的栅极悬空；开关管S
a2'
的源极连接N2端；N1端串联开关管S
b2
的漏极；开关管S
b2
的栅极悬空；开关管S
b2
的源极串联开关管S
b2'
的漏极；开关管S
b2'
的栅极悬空；开关管S
b2'
的源极连接N2端；N1端串联开关管S
c2
的漏极；开关管S
c2
的栅极悬空；开关管S
c2
的源极串联开关管S
c2'
的漏极；开关管S
c2'
的栅极悬空；开关管S
c2'
的源极连接N2端；N1端串联电容C1后连接开关管S
b1
的漏极；开关管S
b1
的栅极悬空；开关管S
b1
的源极串联开关管S
bp
的集电极；开关管S
b1
的源极串联开关管S
b1'
的漏极；开关管S
bp
的栅极悬空；开关管S
bp
的发射极所在一端为B相输出端；开关管S
bp
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的栅极悬空；开关管S
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的源极串联电容C3后连接N2端；开关管S
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的栅极悬空；开关管S
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的源极；开关管S
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的源极串联开关管S
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b3”的源极串联开关管S
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的漏极；N1端串联电容C1后连接开关管S
c1
的漏极；开关管S
c1
的栅极悬空；开关管S
c1
的源极串联开关管S
cp
的集电极；开关管S
c1
的源极串联开关管S
c1'
的漏极；开关管S
cp
的栅极悬空；开关管S
cp
的发射极所在一端为C相输出端；开关管S
cp
的发射极串联开关管S
c1”的漏极；开关管S
c1”的栅极悬空；开关管S
c1”的源极串联开关管S
c3'
的漏极；开关管S
c3'
的栅极悬空；开关管S
c3'
的源极串联电容C3后连接N2端；开关管S
c1'
的栅极悬空；开关管S
c1'
的源极串联开关管S
c2
的源极；开关管S
c1'
的源极串联开关管S
c3”的漏极；开关管S
c3”的栅极悬空；开关管S
c3”的源极串联开关管S
c3'
的漏极。3.混合有源中点钳位四电平变换器，其特征在于，电路结构如下所示：记电容C2与电容C1相连一端为N1，与电容C3相连一端为N2；N1端串联电容C1后连接开关管S
ap1
的集电极；开关管S
ap1
的栅极悬空；开关管S
ap1
的发射极串联开关管S
aH
的漏极；开关管S
ap1
的发射极串联开关管S
aN1
的集电极；开关管S
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的栅极悬空；开关管S
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的源极所在一端为A相输出端；开关管S
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的栅极悬空；开关管S
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的源极串联开关管S
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的漏极；开关管S
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的栅极悬空；开关管S
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的发射极串联电容C3后连接N2端；开关管S
aN1
的栅极悬空；开关管S
aN1
的发射极串联开关管S
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的源极；开关管S
aN1
的发射极串联开关管S
ap2
的漏极；开关管S
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的栅极悬空；开关管S
ap2
的发射极串联开关管S
aN2
的集电极；N1端串联开关管S
a2
的漏极；开关管S
a2
的栅极悬空；开关管S
a2
的源极串联开关管S
a2'
的漏极；开关管S
a2'
的栅极悬空；开关管S
a2'
的源极连接N2端；N1端串联开关管S
b2
的漏极；开关管S
b2
的栅极悬空；开关管S
b2
的源极串联开关管S
b2'
的漏极；开关管S
b2'
的栅极悬空；开关管S
b2'
的源极连接N2端；N1端串联开关管S
c2
的漏极；开关管S
c2
的栅极悬空；开关管S
c2
的源极串联开关管S
c2'
的漏极；开关管S
c2'
的栅极悬空；开关管S
c2'
的源极连接N2端；N1端串联电容C1后连接开关管S
bp1
的集电极；开关管S
bp1
的栅极悬空；开关管S
bp1
的发射极串联开关管S
bH
的漏极；开关管S
bp1
的发射极串联开关管S
bN1
的集电极；开关管S
bH
的栅极悬空；开关管S
bH
的源极所在一端为B相输出端；开关管S
bH
的源极串联开关管S
bL
的漏极；开关管S
bL
的栅极悬空；开关管S
bL
的源极串联开关管S
bN2
的集电极；开关管
S
bN2
的栅极悬空；开关管S
bN2
的发射极串联电容C3后连接N2端；开关管S
bN1
的栅极悬空；开关管S
bN1
的发射极串联开关管S
b2
的源极；开关管S
bN1
的发射极串联开关管S
bp2
的集电极；开关管S
bp2
的栅极悬空；开关管S
bp2
的发射极串联开关管S
bN2
的集电极；N1端串联电容C1后连接开关管S
cp1
的集电极；开关管S
cp1
的栅极悬空；开关管S
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的发射极串联开关管S
cH
的漏极；开关管S
cp1
的发射极串联开关管S
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈剑飞，樊蓉，
申请(专利权)人：樊蓉，
类型：发明
国别省市：