【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子电能变换领域，具体涉及一种基于双向管嵌入式级联的单相三电平整流器。
技术介绍
1、整流电路是将交流电变化成直流电的电路结构，现有的整流器电路主要采用两电平的方式，但是，在实际的应用中，两电平电路电平数较少，谐波含量较低，滤波成本较高。因此，不少学者相继提出一些多电平变换器，但现有的多电平变换器主要应用在逆变器电路中，在整流电路中较少的电路采用多电平。
2、目前，不少学者相继提出一些新型的整流变换器电路，其中新型单相三电平电路逐渐引起学者重视和深入研究，最主要的特点在于此类电路输出电压等级较高、谐波含量较小、滤波电感体积较小。因此，逐渐成为当下的主流研究方向，并且不断有新型电路结构被提出，不断应用在实际电路中。
3、基于以上的问题和研究背景，研究一种基于双向管嵌入式单相三电平整流器电路。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种基于双向管嵌入式级联的单相三电平整流器，采用第一双向管和第二双向管级联的新思路实现单相三电平整流器，不仅实现单相三电平整流，而且实现功率因数的校正，并减少开关管数量。
2、本专利技术的技术方案是基于双向管嵌入式级联的单相三电平整流器，包括级联的第一双向管和第二双向管，以及串联的电容c1和电容c2，第一双向管包括开关管s3、二极管d1、二极管d2、二极管d7和二极管d8；第二双向管包括开关管s1、开关管s2、二极管d3、二极管d4、二极管d9和二极管d10；开关管s1的漏极分别与二极管d
3、优选地，开关管s3反并联二极管d11。
4、进一步地，二极管d3与开关管s1的连接端记为节点c，二极管d4与开关管s2的连接端记为节点d，电容c1与电容c2的连接端记为节点n，节点n与二极管d7的阳极连接；负载rl的两端分别与节点c、节点d连接；二极管d1的阳极经电感l与交流电源us的一端连接，交流电源us的另一端与开关管s1的源极连接。
5、优选地，所述单相三电平整流器还包括二极管d5和二极管d6，二极管d5的阳极连接到节点c，二极管d5的阴极与电容c1的远离节点n的端部连接；二极管d6的阴极连接到节点d，二极管d6的阳极与电容c2的远离节点n的端部连接；负载rl的两端分别与二极管d5的阴极、二极管d6的阳极连接。
6、优选地，开关管s1、开关管s2采用绝缘栅型双极晶体管或集成门极换流晶闸管或电力场效应晶体管。
7、进一步地，开关管s3采用绝缘栅型双极晶体管或集成门极换流晶闸管或电力场效应晶体管。
8、基于双向管嵌入式级联的单相三电平整流器的控制方法，通过控制开关管s1、开关管s2和开关管s3的导通或关断，所述单相三电平整流器在6个工作模态之间切换，所述工作模态为：
9、工作模态1：所述单相三电平整流器工作在交流输入正半周期，整流输入电压uab=0v，开关管s1导通，开关管s2和开关管s3关断，二极管d1和二极管d3导通，整流输入电流is>0，电容c1、电容c2的电压uc1、uc2下降，电容c1和电容c2对负载rl供电；
10、工作模态2：所述单相三电平整流器工作在交流输入正半周期，整流输入电压uab=udc/2，udc表示直流输出电压，开关管s3导通，开关管s1和开关管s2关断，二极管d1、二极管d6、二极管d8和二极管d10导通，整流输入电流is>0，电容c2充电，电容c1的电压uc1下降，电容c2的电压uc2上升，电容uc1对负载rl供电；
11、工作模态3：所述单相三电平整流器工作在交流输入正半周期，整流输入电压uab=udc，开关管s1、开关管s2和开关管s3均关断，二极管d1、二极管d3、二极管d5、二极管d6和二极管d10导通，整流输入电流is>0，电容c1充电，电容c2充电，电容c1、电容c2的电压uc1、uc2上升，交流电源经二极管对负载rl供电；
12、工作模态4：所述单相三电平整流器工作在交流输入负半周期，整流输入电压uab=0v，开关管s2导通，开关管s1和开关管s3关断，二极管d2和二极管d4导通，整流输入电流is<0，电容c1、电容c2的电压uc1、uc2下降，电容c1和电容c2对负载rl供电；
13、工作模态5：所述单相三电平整流器工作在交流输入负半周期，整流输入电压uab=- udc/2，开关管s3导通，开关管s1和开关管s2关断，二极管d2、二极管d5、二极管d7和二极管d9导通，整流输入电流is<0，电容c1充电，电容c1的电压uc1上升，电容c2的电压uc2下降，交流电源经二极管对负载rl供电；
14、工作模态6：所述单相三电平整流器工作在交流输入负半周期，整流输入电压uab=- udc，开关管s1、开关管s2和开关管s3均关断，二极管d2、二极管d4、二极管d5、二极管d6和二极管d9导通，整流输入电流is<0，电容c1充电，电容c2充电，电容c1、电容c2的电压uc1、uc2上升，交流电源经二极管对负载rl供电。
15、本专利技术的有益效果包括：
16、1）本专利技术的单相三电平整流器相比现有的单相三电平整流器，开关管数量更少，同时提高了输出电压等级。
17、2）本专利技术采用双向管级联嵌入的方式实现三电平整流，为三电平整流电路提供了新思路和方法。
18、3）本专利技术不仅实现了单相三电平整流，还实现了功率因数校正即单位功率因数。
19、4）本专利技术的控制方法使储能电感在多个工作模态中电感电压低于直流母线电压，提高了整流器的可靠性和耐用性，延长了储能电感的使用寿命。
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1.基于双向管嵌入式级联的单相三电平整流器，其特征在于，包括级联的第一双向管和第二双向管，以及串联的电容C1和电容C2，第一双向管包括开关管S3、二极管D1、二极管D2、二极管D7和二极管D8；
2.根据权利要求1所述的基于双向管嵌入式级联的单相三电平整流器，其特征在于，开关管S3反并联二极管D11。
3.根据权利要求2所述的基于双向管嵌入式级联的单相三电平整流器，其特征在于，所述单相三电平整流器还包括二极管D5和二极管D6，二极管D5的阳极连接到节点c，二极管D5的阴极与电容C1的远离节点n的端部连接；
4.根据权利要求2或3所述的基于双向管嵌入式级联的单相三电平整流器，其特征在于，开关管S1、开关管S2采用绝缘栅型双极晶体管或集成门极换流晶闸管或电力场效应晶体管。
5.根据权利要求4所述的基于双向管嵌入式级联的单相三电平整流器，其特征在于，开关管S3采用绝缘栅型双极晶体管或集成门极换流晶闸管或电力场效应晶体管。
6.如权利要求1或2或3或5所述的基于双向管嵌入式级联的单相三电平整流器的控制方法，其特征在于，通过控制开
...【技术特征摘要】
1.基于双向管嵌入式级联的单相三电平整流器，其特征在于，包括级联的第一双向管和第二双向管，以及串联的电容c1和电容c2，第一双向管包括开关管s3、二极管d1、二极管d2、二极管d7和二极管d8；
2.根据权利要求1所述的基于双向管嵌入式级联的单相三电平整流器，其特征在于，开关管s3反并联二极管d11。
3.根据权利要求2所述的基于双向管嵌入式级联的单相三电平整流器，其特征在于，所述单相三电平整流器还包括二极管d5和二极管d6，二极管d5的阳极连接到节点c，二极管d5的阴极与电容c1的远离节点n的端部连接；
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【专利技术属性】
技术研发人员：方萌，荀国洪，谢翔，王袁君，鲁海鹏，
申请(专利权)人：湖北能源集团鄂州发电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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