一種雙頻控制組合式三相三電平直流變換器及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種雙頻控制組合式三相三電平直流變換器，包括三電平箝位單元、三相全橋單元，所述三電平箝位單元與三相全橋單元嵌套連接，該變換器采用三相三電平結(jié)構(gòu)，可有效降低開(kāi)關(guān)管電壓電流定額，適合于高壓大功率場(chǎng)合。本發(fā)明還公開(kāi)了一種雙頻控制組合式三相三電平直流變換器的控制方法，包括降電壓和全電壓兩種工作模式，在兩種工作模式下，三相全橋單元均可采用對(duì)稱控制方式和不對(duì)稱控制方式，可在寬范圍輸入下有效減小輸出濾波電感，降低副邊整流管電壓應(yīng)力。三電平箝位單元工作在低頻狀態(tài)，為硬開(kāi)關(guān)，三相全橋單元工作在高頻狀態(tài)，開(kāi)關(guān)管可實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)損耗小，變換器具有高效率。
【專利說(shuō)明】—種雙頻控制組合式三相三電平直流變換器及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明的雙頻控制組合式三相三電平直流變換器及其控制方法，屬電能變換裝置的直流變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子技術(shù)不斷發(fā)展，高效節(jié)能成為當(dāng)前電源系統(tǒng)的主流需求方向。在大功率直流變換場(chǎng)合，為了提高電源系統(tǒng)的普適性或適應(yīng)電網(wǎng)的大范圍波動(dòng)，往往需要電源系統(tǒng)還要滿足寬電壓變化范圍要求，由此給電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。以電動(dòng)汽車場(chǎng)站充電系統(tǒng)為例，就輸入來(lái)看，最新的SAE J1772-2009標(biāo)準(zhǔn)提供兩種輸入供電制式:交流供電和直流供電。直流供電制式分為三種等級(jí)，其中直流等級(jí)3輸入電壓范圍為200V?600V，未來(lái)最高輸入電壓可能提升至數(shù)千伏，最大處理功率將達(dá)到240kW甚至更高。就輸出來(lái)看，國(guó)家電網(wǎng)公司為統(tǒng)一國(guó)內(nèi)充電系統(tǒng)電壓等級(jí)，確定通過(guò)三種直流電壓來(lái)適應(yīng)各類電動(dòng)汽車充電要求，即350V、500V和700V，為提高充電系統(tǒng)普適性，未來(lái)其輸出需覆蓋各個(gè)電壓等級(jí)，這就要求場(chǎng)站充電系統(tǒng)應(yīng)具有寬電壓輸出特性。具有類似特點(diǎn)的電源系統(tǒng)還有船舶、高速電氣鐵路和城市軌道交通等電氣系統(tǒng)中的輔助直流電源系統(tǒng)，如在城市軌道交通車輛中，受流器從架空接觸網(wǎng)或第三軌接收直流電能為車載輔助電源供電，其供電電網(wǎng)有750V直流及1500V直流兩種體制，前者允許電壓變化范圍為500?900V，后者允許電壓變化范圍為1000?1800V ;船舶供電系統(tǒng)中電源電壓有的采用850?1250V直流，高速電氣鐵路中的直流母線電壓更是高達(dá)2160?2600V。綜上，為了提高電源裝置的普適性和綜合電氣性能，上述電源系統(tǒng)需滿足大功率輸出、高輸入/輸出電壓和寬輸入/輸出電壓等諸多苛刻要求。
[0003]三電平變換器可以通過(guò)增加開(kāi)關(guān)管的數(shù)量來(lái)降低開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力，使之適用于高輸入電壓場(chǎng)合。半橋三電平變換器是最早提出的隔離型三電平變換器之一，它具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可以實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)頻率恒定等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。但隨著輸出功率的提高，開(kāi)關(guān)管的電流應(yīng)力也隨之增加。為降低開(kāi)關(guān)管的電流應(yīng)力，可采用多個(gè)器件或模塊并聯(lián)，但也同時(shí)存在熱設(shè)計(jì)困難、控制電路復(fù)雜等問(wèn)題。為解決該問(wèn)題，有學(xué)者提出三相三電平直流變換器拓?fù)?，有效降低了開(kāi)關(guān)管的電壓電流應(yīng)力，適用于大功率應(yīng)用場(chǎng)合，但變換器在寬輸入電壓場(chǎng)合下難以優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)開(kāi)關(guān)管和二極管數(shù)量多，變換器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種雙頻控制組合式三相三電平直流變換器，解決了變換器結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題，采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種雙頻控制組合式三相三電平直流變換器，包括三電平箝位單元、三相全橋單元，所述三電平箝位單元包括第一分壓電容、第二分壓電容、飛跨電容、第七開(kāi)關(guān)管、第八開(kāi)關(guān)管、第一續(xù)流二極管、第二續(xù)流二極管，所述第一分壓電容、第二分壓電容、飛跨電容分別包括第一端、第二端；其中，所述第七開(kāi)關(guān)管的輸入端與第一分壓電容的第一端連接，第七開(kāi)關(guān)管的輸出端分別與第一續(xù)流二極管的陰極、飛跨電容的第一端連接形成結(jié)點(diǎn)M ;所述第一續(xù)流二極管的陽(yáng)極分別與第一分壓電容的第二端、第二分壓電容的第一端、第二續(xù)流二極管的陰極連接；所述飛跨電容的第二端分別與第二續(xù)流二極管的陽(yáng)極、第八開(kāi)關(guān)管的輸入端連接形成結(jié)點(diǎn)N ;所述第二分壓電容的第二端與第八開(kāi)關(guān)管的輸出端連接；所述三相全橋單元包括三相橋臂、三相隔離變壓器、整流濾波電路，所述三相橋臂包括A相橋臂、B相橋臂、C相橋臂，所述A相橋臂包括第一開(kāi)關(guān)管、第四開(kāi)關(guān)管，B相橋臂包括第三開(kāi)關(guān)管、第六開(kāi)關(guān)管，C相橋臂包括第二開(kāi)關(guān)管、第五開(kāi)關(guān)管。
[0007]為了進(jìn)一步解決現(xiàn)有變換器輸入電壓范圍窄的問(wèn)題，本發(fā)明還提供一種雙頻控制組合式三相三電平直流變換器的控制方法，采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種雙頻控制組合式三相三電平直流變換器的控制方法，包括降電壓和全電壓兩種工作模式，
[0009](I)變換器工作在降電壓模式，控制所述第七開(kāi)關(guān)管、第八開(kāi)關(guān)管互補(bǔ)對(duì)稱導(dǎo)通，控制三相全橋單元工作在對(duì)稱控制方式或不對(duì)稱控制方式，其中對(duì)稱控制方式為:控制第一至第六開(kāi)關(guān)管依次導(dǎo)通，每個(gè)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間均相等，導(dǎo)通時(shí)間相隔1/6開(kāi)關(guān)周期，每個(gè)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通的占空比變化范圍為1/6?1/3 ;不對(duì)稱控制方式為:第一開(kāi)關(guān)管、第三開(kāi)關(guān)管、第五開(kāi)關(guān)管依次導(dǎo)通，導(dǎo)通時(shí)間相隔1/3開(kāi)關(guān)周期，第一開(kāi)關(guān)管與第四開(kāi)關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通、第三開(kāi)關(guān)管與第六開(kāi)關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通、第五開(kāi)關(guān)管與第二開(kāi)關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通，同一橋臂上兩個(gè)開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間有時(shí)間間隔；
[0010](2)變換器工作在全電壓模式，控制所述第七開(kāi)關(guān)管、第八開(kāi)關(guān)管同時(shí)導(dǎo)通，控制三相全橋單兀工作在對(duì)稱控制方式或不對(duì)稱控制方式，其中對(duì)稱控制方式為:控制第一至第六開(kāi)關(guān)管依次導(dǎo)通，每個(gè)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間均相等，導(dǎo)通時(shí)間相隔1/6開(kāi)關(guān)周期，每個(gè)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通的占空比變化范圍為1/6?1/3 ;不對(duì)稱控制方式為:第一開(kāi)關(guān)管、第三開(kāi)關(guān)管、第五開(kāi)關(guān)管依次導(dǎo)通，導(dǎo)通時(shí)間相隔1/3開(kāi)關(guān)周期，第一開(kāi)關(guān)管與第四開(kāi)關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通、第三開(kāi)關(guān)管與第六開(kāi)關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通、第五開(kāi)關(guān)管與第二開(kāi)關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通，同一橋臂上兩個(gè)開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間有時(shí)間間隔。
[0011]所述第七開(kāi)關(guān)管、第八開(kāi)關(guān)管工作在低頻狀態(tài)，第一至第六開(kāi)關(guān)管工作在高頻狀態(tài)
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0013](I)本發(fā)明的雙頻控制組合式三相三電平直流變換器，同已有三相三電平變換器相比，開(kāi)關(guān)管和二極管的數(shù)量少，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
[0014](2)采用三相結(jié)構(gòu)，可有效降低開(kāi)關(guān)管電流定額，適用于大功率場(chǎng)合；輸出電流脈動(dòng)頻率為傳統(tǒng)單相變換器的三倍(或1.5倍)，可有效減小輸出濾波器。
[0015](3)本發(fā)明的控制方法具有兩種工作模式，即降電壓模式和全電壓模式，在不同輸入電壓下控制變換器工作在不同模式，可以減小輸入電壓的等效變化范圍，優(yōu)化變換器性倉(cāng)泛。
[0016](4)該變換器工作在降電壓模式下所有開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力均為輸入電壓的一半，適用于高壓輸入場(chǎng)合。
[0017](5)采用雙頻控制使三電平箝位單元開(kāi)關(guān)管工作在低頻狀態(tài)，使三相全橋單元開(kāi)關(guān)管工作在高頻狀態(tài)，變換器開(kāi)關(guān)損耗小，變換器具有高效率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是本發(fā)明的控制時(shí)序圖。
[0020]圖3 Ca)為本發(fā)明降電壓模式正半周期等效工作模態(tài)圖。
[0021]圖3 (b)為本發(fā)明降電壓模式負(fù)半周期等效工作模態(tài)圖。
[0022]圖3 (C)為全電壓模式等效工作模態(tài)圖。
[0023]圖4 (a)為本發(fā)明開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力Vsk與切換點(diǎn)電壓關(guān)系曲線圖。
[0024]圖4 (b)為本發(fā)明副邊整流管電壓應(yīng)力Vdk與切換點(diǎn)電壓關(guān)系曲線圖。
[0025]圖4 (C)為本發(fā)明濾波電感Lf與切換點(diǎn)電壓關(guān)系曲線圖。
[0026]圖5 (a)為本發(fā)明開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力Vsk與輸入電壓關(guān)系曲線圖。
[0027]圖5 (b)為本發(fā)明副邊整流管電壓應(yīng)力Vdk與輸入電壓關(guān)系曲線圖。
[0028]圖5 (C)為本發(fā)明濾波電感Lf與輸入電壓關(guān)系曲線圖。
[0029]圖6 (a)為本發(fā)明輸入電壓為200V時(shí)實(shí)驗(yàn)波形。
[0030]圖6 (b)為本發(fā)明輸入電壓為300V時(shí)實(shí)驗(yàn)波形。
[0031]圖6 (C)為本發(fā)明輸入電壓為600V時(shí)實(shí)驗(yàn)波形。
[0032]其中，附圖中的Vin_b_d為切換點(diǎn)電壓，Vin為輸入電壓，t為時(shí)間。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0034]如圖1所示，雙頻控制組合式三相三電平直流變換器，包括三電平箝位單元1、三相全橋單元2 ;其中三電平箝位單元包括分壓電容Cdl和分壓電容Cd2、開(kāi)關(guān)管Qa與開(kāi)關(guān)管Qb、續(xù)流二極管Dfl和續(xù)流二極管Df2以及飛跨電容Css，所述分壓電容Cdl、分壓電容Cd2、飛跨電容Css分別包括第一端、第二端；其中,所述開(kāi)關(guān)管Qa的輸入端與分壓電容Cdl的第一端連接，開(kāi)關(guān)管Qa的輸出端分別與續(xù)流二極管Dfl的陰極、飛跨電容Css的第一端連接形成結(jié)點(diǎn)M ;所述續(xù)流二極管Dfl的陽(yáng)極分別與分壓電容Cdl的第二端、分壓電容Cd2的第一端、續(xù)流二極管Df2的陰極連接；所述飛跨電容Css的第二端分別與續(xù)流二極管Df2的陽(yáng)極、開(kāi)關(guān)管Qb的輸入端連接形成結(jié)點(diǎn)N ;所述分壓電容Cd2的第二端與開(kāi)關(guān)管Qb的輸出端連接；所述三相全橋單元包括三相橋臂、三相隔離變壓器、整流濾波電路，所述三相橋臂包括A相橋臂、B相橋臂、C相橋臂，所述A相橋臂包括開(kāi)關(guān)管Q1、開(kāi)關(guān)管Q4, B相橋臂包括開(kāi)關(guān)管Q3、開(kāi)關(guān)管Q6, C相橋臂包括開(kāi)關(guān)管Q2、開(kāi)關(guān)管Q5。
[0035]分壓電容Cdl和分壓電容Cd2容量很大且相等，其電壓均為輸入電壓Vin的一半，即
可看作電壓為Vin/2的電壓源。
[0036]三相變壓器的原邊繞組采用三角形連接方式，副邊繞組采用星形連接方式，除此之外，變壓器也可采用三角形/三角形、星形/三角形、星形/星形連接方式。副邊采用三相橋式整流電路，Dei~Dk6是副邊整流二極管，Lf是輸出濾波電感，Cf是輸出濾波電容，RLd是負(fù)載。
[0037]本發(fā)明具體控制方法的控制時(shí)序圖如圖2所示，包括降電壓和全電壓兩種工作模式，
[0038](I)當(dāng)輸入電壓較高時(shí)，令Qa、Qb互補(bǔ)對(duì)稱導(dǎo)通，此時(shí)三相全橋單兀輸入電壓vw=Vin/2，所有開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力為輸入電壓的一半，定義為變換器工作在降電壓模式，等效電路圖如圖3 (a)和圖3 (b)所示，圖3 (a)中開(kāi)關(guān)管Qa導(dǎo)通，電流流經(jīng)開(kāi)關(guān)管Qa、三相全橋單元和續(xù)流二極管Df2，此時(shí)分壓電容Cdl提供能量；圖3 (b)中開(kāi)關(guān)管Qb導(dǎo)通，電流流經(jīng)開(kāi)關(guān)管Qb、三相全橋單元和續(xù)流二極管Dfl，此時(shí)分壓電容Cd2提供能量。由于開(kāi)關(guān)管Qa、開(kāi)關(guān)管Qb導(dǎo)通時(shí)間相同，因此兩個(gè)分壓電容是均壓的。
[0039](2)當(dāng)輸入電壓較低時(shí),令Qa、Qb 一直導(dǎo)通,此時(shí)Vm=Vin,開(kāi)關(guān)管Q1~Q6的電壓應(yīng)力為輸入電壓，定義變換器工作在全電壓模式，其等效電路圖如圖3 (c)所示，電流流經(jīng)輸入電源、Qa、三相全橋單元和Qb，其工作原理與三相全橋變換器完全相同。
[0040]該變換器工作在降電壓或全電壓模式下，三相全橋單元均可采用對(duì)稱控制或不對(duì)稱控制，其中對(duì)稱控制方式為:每個(gè)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間均相等，且序號(hào)相鄰的開(kāi)關(guān)管Q1~96依次導(dǎo)通，導(dǎo)通時(shí)間相隔1/6開(kāi)關(guān)周期，開(kāi)關(guān)管的占空比變化范圍為1/6~1/3，該控制方式下三相全橋單元的開(kāi)關(guān)管為硬開(kāi)關(guān)。
[0041]不對(duì)稱控制方式為:A、B、C三相橋臂中開(kāi)關(guān)管％、Q3、Q5占空比相同且各間隔三分之一周期開(kāi)通，每相橋臂的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通，且同一橋臂上兩個(gè)開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間有時(shí)間間隔；由此可以實(shí)現(xiàn)該單元開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)關(guān)。
[0042]為提高變換器效率，三相全橋單元優(yōu)選不對(duì)稱控制方式，由于開(kāi)關(guān)管Qa與Qb的作用僅是實(shí)現(xiàn)輸入均壓電容電壓均衡，其開(kāi)關(guān)頻率與變換器其他參數(shù)無(wú)關(guān)，為了降低其開(kāi)關(guān)損耗，可讓其工作在低頻狀態(tài)，而三相全橋單元中的開(kāi)關(guān)管則工作在高頻狀態(tài)，因此該變換器實(shí)質(zhì)采用的是雙頻控制方式。
[0043]兩種工作模式間切換點(diǎn)電壓Vin，b_d決定了三相全橋單元輸入電壓Vw的范圍，直接影響了開(kāi)關(guān)管、副邊整流管電壓應(yīng)力及濾 波電感的大小，因此切換點(diǎn)電壓是該變換器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。下面以具體參數(shù)為例介紹切換點(diǎn)電壓的選擇。變換器參數(shù)指標(biāo)如下，輸入電壓Vin:200V~600V，輸出電壓:V0=48V，滿載電流:1。=2(^，電感電流脈動(dòng):Λ iLfJiax=4A,三相全橋單元開(kāi)關(guān)頻率仁=501^，最大占空比丟失Dltjss max=0.15。設(shè)兩種工作模式的切換點(diǎn)電壓為Vin,b_d，當(dāng)200V ( Vin ( Vin,b_d時(shí)，變換器工作在全電壓模式；當(dāng)Vin,b_d ( Vin ( 600V時(shí)，變換器工作在降電壓模式。根據(jù)最終所得三相全橋單元輸入電壓Vmn變化范圍的不同，將切換點(diǎn)電壓Vin，b_d劃分為如下三個(gè)區(qū)域:
[0044]i)若200V ( Vin；bound ( 300V,三相全橋單元輸入電壓Vw變化范圍為
Vin，b_d/2 ( Vin ( 300V ；
[0045]ii)若300V ( Vin；bound ( 400V,三相全橋單元輸入電壓Vmn變化范圍為
V.u J2d d u a.* in, bound7 ^ 、-' * m、'.* in, bound，
[0046]iii)若400V ( Vin；bound ( 600V,三相全橋單元輸入電Svmn變化范圍為200V ( Vin ( Vin，b_d。
[0047]由三相全橋單元輸入電壓Vmn最小值確定變壓器匝比Kft，三相全橋單元輸入電壓Vmn最大值確定所需濾波電感Lf，可求得開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力Vsk、整流管電壓應(yīng)力Vm及濾波電感Lf關(guān)于Vin，b_d的表達(dá)式,相應(yīng)得到的曲線如圖4 (a)、圖4 (b)、圖4 (c)所示，當(dāng)取切換點(diǎn)電壓Vin，b_d=300V時(shí)，開(kāi)關(guān)管與整流管電壓應(yīng)力最小，所需濾波電感也最小。[0048]為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的變換器在寬輸入電壓范圍時(shí)的優(yōu)勢(shì)，將其與半橋三電平變換器和三相全橋變換器進(jìn)行對(duì)比，如圖5 (a)、圖5 (b)、圖5 (C)所示，將切換點(diǎn)電壓設(shè)計(jì)在300V時(shí)，本發(fā)明組合式三相三電平變換器在開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力、整流管電壓應(yīng)力、濾波電感等方面均是最優(yōu)的。
[0049]在實(shí)際參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)輸入電壓范圍綜合比較切換點(diǎn)電壓對(duì)變換器各項(xiàng)參數(shù)的影響，進(jìn)而選擇一個(gè)合理的切換點(diǎn)電壓值。
[0050]本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例如下:輸入直流電壓:Vin=200~600V;輸出直流電壓:V0=48V ;輸出電流:1。=2(^ ;三相變壓器原副邊變比:Kft=5 ;輸出濾波電感:Lf=45uF ;開(kāi)關(guān)管(Q1-Q6)型號(hào)為:IPW65R080CFD ;續(xù)流二極管(Dfl、Df2)型號(hào)為:DSEI30_06A ;副邊整流二極管(Dk1-Dk6)型號(hào)為:STPS60SM200C ;QA、Qb開(kāi)關(guān)頻率:fsl=12.5kHz ;三相全橋單元開(kāi)關(guān)頻率:fs2=50kHz。
[0051]圖6 (a)、圖6 (b)、圖6 (C)分別給出了 200V、300V及600V輸入、滿載時(shí)橋臂中點(diǎn)間電壓vAB、副邊整流電壓vMC;t及濾波電感電流波形，圖6 Ca)中橋臂中點(diǎn)間電壓vAB高電平幅值為輸入電壓，說(shuō)明在200V輸入時(shí)變換器工作在全電壓模式；圖6 (b)、圖6 (c)橋臂中點(diǎn)間電壓vAB高電平幅值為輸入電壓的一半，說(shuō)明在300V、600V輸入時(shí)變換器工作在降電壓模式，其中300V輸入時(shí)濾波電感電流脈動(dòng)最小，實(shí)驗(yàn)與理論分析相一致。
[0052]由以上描述可知，本發(fā)明提出的雙頻控制組合式三相三電平直流變換器具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0053]①與現(xiàn)有三相三電平直流變換器相比，開(kāi)關(guān)管數(shù)量減少，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；
[0054]②高壓時(shí)開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力為輸入電壓一半，適合于高壓輸入場(chǎng)合；
[0055]③采用三相結(jié)構(gòu)，可有效降低開(kāi)關(guān)管電流應(yīng)力，適合于大功率場(chǎng)合；
[0056]④采用雙頻控制使三電平箝位單元開(kāi)關(guān)管工作在低頻狀態(tài)，開(kāi)關(guān)損耗小；
[0057]具有兩種工作模式，在寬范圍輸入時(shí)，選擇合適的切換點(diǎn)電壓，變換器可獲得最優(yōu)性能。
【權(quán)利要求】
1.一種雙頻控制組合式三相三電平直流變換器，其特征在于:包括三電平箝位單元、三相全橋單元，所述三電平箝位單元包括第一分壓電容、第二分壓電容、飛跨電容、第七開(kāi)關(guān)管、第八開(kāi)關(guān)管、第一續(xù)流二極管、第二續(xù)流二極管，所述第一分壓電容、第二分壓電容、飛跨電容分別包括第一端、第二端；其中，所述第七開(kāi)關(guān)管的輸入端與第一分壓電容的第一端連接，第七開(kāi)關(guān)管的輸出端分別與第一續(xù)流二極管的陰極、飛跨電容的第一端連接形成結(jié)點(diǎn)M ;所述第一續(xù)流二極管的陽(yáng)極分別與第一分壓電容的第二端、第二分壓電容的第一端、第二續(xù)流二極管的陰極連接；所述飛跨電容的第二端分別與第二續(xù)流二極管的陽(yáng)極、第八開(kāi)關(guān)管的輸入端連接形成結(jié)點(diǎn)N ;所述第二分壓電容的第二端與第八開(kāi)關(guān)管的輸出端連接；所述三相全橋單元包括三相橋臂、三相隔離變壓器、整流濾波電路，所述三相橋臂包括A相橋臂、B相橋臂、C相橋臂，所述A相橋臂包括第一開(kāi)關(guān)管、第四開(kāi)關(guān)管，B相橋臂包括第三開(kāi)關(guān)管、第六開(kāi)關(guān)管，C相橋臂包括第二開(kāi)關(guān)管、第五開(kāi)關(guān)管。
2.一種基于權(quán)利要求1所述雙頻控制組合式三相三電平直流變換器的控制方法，其特征在于:包括降電壓和全電壓兩種工作模式， (1)變換器工作在降電壓模式，控制所述第七開(kāi)關(guān)管、第八開(kāi)關(guān)管互補(bǔ)對(duì)稱導(dǎo)通，控制三相全橋單兀工作在對(duì)稱控制方式或不對(duì)稱控制方式，其中對(duì)稱控制方式為:控制第一至第六開(kāi)關(guān)管依次導(dǎo)通，每個(gè)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間均相等，導(dǎo)通時(shí)間相隔1/6開(kāi)關(guān)周期，每個(gè)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通的占空比變化范圍為1/6-1/3 ;不對(duì)稱控制方式為:第一開(kāi)關(guān)管、第三開(kāi)關(guān)管、第五開(kāi)關(guān)管依次導(dǎo)通，導(dǎo)通時(shí)間相隔1/3開(kāi)關(guān)周期，第一開(kāi)關(guān)管與第四開(kāi)關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通、第三開(kāi)關(guān)管與第六開(kāi)關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通、第五開(kāi)關(guān)管與第二開(kāi)關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通，同一橋臂上兩個(gè)開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間有時(shí)間間隔； (2)變換器工作在全電壓模式，控制所述第七開(kāi)關(guān)管、第八開(kāi)關(guān)管同時(shí)導(dǎo)通，控制三相全橋單元工作在對(duì)稱控制方式或不對(duì)稱控制方式，其中對(duì)稱控制方式為:控制第一至第六開(kāi)關(guān)管依次導(dǎo)通，每個(gè)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間均相等，導(dǎo)通時(shí)間相隔1/6開(kāi)關(guān)周期，每個(gè)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通的占空比變化范圍為1/6-1/3 ;不對(duì)稱控制方式為:第一開(kāi)關(guān)管、第三開(kāi)關(guān)管、第五開(kāi)關(guān)管依次導(dǎo)通，導(dǎo)通時(shí)間相隔1/3開(kāi)關(guān)周期，第一開(kāi)關(guān)管與第四開(kāi)關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通、第三開(kāi)關(guān)管與第六開(kāi)關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通、第五開(kāi)關(guān)管與第二開(kāi)關(guān)管互補(bǔ)導(dǎo)通，同一橋臂上兩個(gè)開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間有時(shí)間間隔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙頻控制組合式三相三電平直流變換器的控制方法，其特征在于:所述第七開(kāi)關(guān)管、第八開(kāi)關(guān)管工作在低頻狀態(tài)，第一至第六開(kāi)關(guān)管工作在高頻狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】H02M3/07GK103595246SQ201310549320
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】劉福鑫, 張吾楊, 阮新波 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)